- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
（1）某无色透明的溶液，跟金属铝反应时放出H2，试判断下列离子：Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42-、HCO3-、OH-、NO3-，在下列两种情况下，可能存在于此溶液中的是：
①当与铝反应后生成Al3+时，原溶液可能存在的离子______．
②当与铝反应后生成AlO2-时，原溶液可能存在的离子是______．
（2）拉曼•光谱表明溶液中不存在AlO2-离子，实际存在[Al（OH）4]-离子，在200mL 0.2mol/L Na[Al（OH）4]溶液中逐滴加入 0.2mol/L H2SO4溶液250mL，试回答：
①写出分两步反应的离子方程式：______，______．
②反应完全后，溶液中Al3+离子与SO42-离子的物质的量之比为______．
正确答案
Mg2+、SO42-、H+
Ba2+、OH-、NO3-
[Al（OH）4]-+H+═Al（OH）3↓+H2O
Al（OH）3+3H+═Al3++3H2O
2：5
解析
解：（1）该溶液为无色透明溶液，说明不含Cu2+，能和铝反应生成氢气，说明溶液呈酸性或碱性；
①当与铝反应后生成Al3+时，说明溶液呈酸性，则HCO3-、OH-不能存在，HNO3和Al反应生成氮的氧化物，所以溶液中不含NO3-离子，含有SO42-，能和SO42-反应生成沉淀的阳离子Cu2+、Ba2+、Ag+不存在，所以溶液中存在的离子是Mg2+、SO42-、H+，故答案为：Mg2+、SO42-、H+；
②当与铝反应后生成AlO2-时，溶液呈强碱性，则溶液中不含能和OH-反应的离子Mg2+、H+、Ag+、HCO3-，溶液中含有钡离子，则不含与钡离子反应生成沉淀的硫酸根离子，所以溶液中存在的离子是Ba2+、OH-、NO3-，故答案为：Ba2+、OH-、NO3-；
（2）200mL 0.2mol/L Na[Al（OH）4]溶液中n（Na[Al（OH）4]）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，
0.2mol/L H2SO4溶液250mL中n（ H2SO4）=0.2mol/L×0.25L=0.05mol，n（SO42-）=n（ H2SO4）=0.05mol，
n（H+）=2n（H2SO4）=0.1mol，
①[Al（OH）4]-先和酸反应生成Al（OH）3沉淀，Al（OH）3再和剩余的酸反应生成铝盐，
所以离子方程式为：[Al（OH）4]-+H+═Al（OH）3↓+H2O，Al（OH）3+3H+═Al3++3 H2O，
故答案为：[Al（OH）4]-+H+═Al（OH）3↓+H2O，Al（OH）3+3H+═Al3++3 H2O；
②[Al（OH）4]-+H+═Al（OH）3↓+H2O，
1 1 1
0.04mol 0.04mol 0.04mol
Al（OH）3+3H+═Al3++3 H2O
1 3 1
0.02mol0.06mol0.02mol
根据以上分析知，n（SO42-）=0.05mol，n（Al3+）=0.02mol，
所以n（Al3+）：n（SO42-）=0.02mol：0.05mol=2：5，
故答案为：2：5．
有相同的三块铝片，进行如下实验
实验一：取第一块铝片，直接放入硫酸铜溶液中观察现象
实验二：取第二块铝片，用砂纸擦试表面后，放入硫酸铜溶液中观察现象
实验三：将实验一中铝片从硫酸铜溶液中取出，洗净后放入氢氧化钠溶液中，片刻后取出铝片，洗净后再放入硫酸铜溶液中观察现象
实验四：取第三块铝片，用砂纸擦试表面后，置于浓硝酸中，片刻后取出，洗净，再放入硫酸铜溶液中观察现象
综合以上四个实验的主要目的是试图说明（ ）
正确答案
解析
解：在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，铝能从硫酸铜溶液中置换出铜．
有相同的三块铝片，进行如下实验
实验一：铝是活泼金属，在空气中易被氧化成氧化铝，取第一块铝片，直接放入硫酸铜溶液中，硫酸铜是强酸弱碱盐，水解使水溶液呈酸性但很弱，氧化铝和酸反应生成铝盐和水，无明显现象；
实验二：取第二块铝片，用砂纸擦试表面后，除掉了氧化铝，放入硫酸铜溶液中，酸与金属铝的反应，有气泡放出；与实验一对比，说明实验一铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜；
实验三：将实验一中铝片从硫酸铜溶液中取出，洗净后放入氢氧化钠溶液中，未反应掉的氧化铝和碱反应，片刻后取出铝片，洗净后再放入硫酸铜溶液中，硫酸铜酸性溶液与金属铝的反应，有气泡放出；与实验一对比，说明实验一铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜；
实验四：取第三块铝片，用砂纸擦试表面后，置于浓硝酸中，片刻后，铝和浓硝酸发生钝化反应生成致密的氧化铝，取出，洗净，再放入硫酸铜溶液中致密的氧化铝和硫酸铜不反应；说明铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜与硫酸铜溶液不反应；
综合以上四个实验的主要目的是试图说明铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜，
故选A．
硝酸与金属反应时，浓度越稀还原产物价态越低．现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100ml硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应，反应过程中无任何气体放出，相反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液体积与与产生的沉淀质量的关系如图所示．回答下列问题：
（1）写出铝与混合溶液反应的离子方程式______
（2）参加反应硝酸根离子物质的量为______mol
（3）参加反应的铝与镁的质量之比为______
（4）混合液中硫酸的物质的量的浓度为______mol/L．
正确答案
（1）硝酸根浓度很低时被氧化的产物是铵根离子，因此无气体放出，镁、铝反应生成金属阳离子，则离子反应分别为4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O，
故答案为：8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O；
（2）由图示可以看出加入氢氧化钠溶液从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应，
由氮原子守恒可知，铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量，
则原溶液中NO3-物质的量是（16.5-15）×10-3L×4mol/L=0.006mol，故答案为：0.006mol；
（3）从图示提示中看出从氢氧化溶液体积16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应，氢氧化铝与氢氧化钠等物质的量反应，
由Al～Al3+～Al（OH）3～NaOH，则Al的物质的量为0.008mol，
再由Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓、Al3++3OH-═Al（OH）3↓，
沉淀镁离子和铝离子共消耗氢氧化钠溶液体积（15.0-3.0）mL，
由此可知：沉淀镁离子时消耗的氢氧根离子物质的量为（15.0-3.0）×10-3L×4.00mol/L-8×10-3mol×3=24×10-3mol，镁离子物质的量为1.2×10-2mol，
参加反应的镁与铝的质量之比：8×10-3mol×27g/mol：1.2×10-2mol×24g/mol=3：4，故答案为：3：4；
（4）由4Mg+10H++NO3-═4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O可知，
消耗氢离子为0.008mol×
图中开始3.0mLNaOH溶液消耗氢离子的物质的量为3×10-3L×4mol/L=0.012mol，
原溶液中硫酸的物质的量为
混合液中硫酸的物质的量的浓度为
钠和铝是两种重要的金属．请回答：
（1）钠元素的还原性比铝的______（填“强”或“弱”）；常温下，可用______（填元素符号）制成的容器储运浓硫酸或浓硝酸．
（2）将一小块金属钠投入水中，可观察到的实验现象是______（填序号）．
a．钠沉到水底 b．钠熔成小球 c．小球四处游动 d．有嘶嘶的响声
发生反应的离子化学方程式为______；
（3）铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为______．
正确答案
（1）同一周期中，金属的金属性随着原子序数的增大而减小，金属的金属性越强，其还原性越强，所以钠的还原性比铝强，常温下，铝或铁易和浓硫酸、浓硝酸发生钝化现象而阻止进一步反应，所以可以用铁或铝制容器运输浓硫酸或浓硝酸，故答案为：强；Al；
（2）钠的密度小于水的密度，所以钠能浮在水面上，钠的熔点较低，能和水剧烈反应生成氢气，所以在水中，钠能熔成小球，且四处游动，并发出嘶嘶的响声，发生的离子反应方程式为：2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑，
故答案为：bcd；2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑；
（3）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子反应方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑．
将质量为1.15g钠用刺了孔的铝箔包裹后放入水中，共收集到1.232L（标准状况）气体．
请回答下列问题：
（1）1.15g钠与水反应，理论上生成气体的体积（标准状况）为______L．
（2）（4分）Al和NaOH溶液反应也能生成H2，写出相应的化学方程式，并用单线桥法标出电子转移方向和数目：______．
（3）（4分）若反应后溶液的体积为100mL，则溶液中NaOH和NaAlO2的物质的量浓度各为多少？
正确答案
（1）设生成氢气的体积为xL．
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
46g 22.4L
1.15g xL
x=0.56
故答案为：0.56．
（2）铝和氢氧化钠、水反应生成偏氯酸钠和氢气，铝失电子发生氧化反应，水得电子发生还原反应，转移电子数为6．
故答案为：
（3）2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2mol 2mol
钠与水反应生成的氢氧化钠的物质的量为0.05mol，生成氢气0.56L．
所以铝与氢氧化钠反应生成的氢气体积为1.232L-0.56L=0.672L
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 2mol （3×22.4 ）L
0.02mol 0.02mol 0.672L
与铝反应的氢氧化钠的物质的量为0.02mol，所以剩余氢氧化钠0.05mol-0.02mo=0.03moll，故氢氧化钠的物质的量浓度=
生成偏氯酸钠的物质的量为0.02mol，
所以偏氯酸钠的物质的量浓度
故答案为：0.3 mol•l-1；0.2 mol•l-1
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