- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
下表为元素周期表的一部分，请参照元素①－⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题
（1）④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
（2）②、⑧、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是______________________。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的电子式：____________________。
（4）由表中两种元素的原子按1：1组成的常见液态化合物的稀液易被催化分解，可使用的催化剂为（填序号）_________________。
a．MnO2 b．FeCl3 c．Na2SO3 d．KMnO4
（5）由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应
X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_____________________， N→⑥的单质的化学方程式为
________________。
正确答案
（1）Na＞Al＞O
（2）HNO3＞H2CO3>H2SiO3（3）
（4）ab
（5）Al3++3NH3·5H2O==Al(OH)3↓+3NH4+；2Al2O3(熔融)
（10分） 某兴趣小组进行“活泼金属与酸反应”的实验，将5．4g的铝片投入500 mL 0．5 mol·L-1的硫酸溶液中，右图为反应产生氢气速率与反应时间的关系图。
（1）关于图像的描述不正确的是 （填序号，下同）；
① o→a段不产生产生H2是室温过低，反应难以发生。
② b → c段产生H2较快可能是反应放热，温度升高，加快了反应
③ c以后，产生H2速率逐渐下降原因可能是铝片趋于消耗完全
（2）在b到c这段时间内，收集到氢气VL（标准状况），则这段时间内用硫酸表示的平均速率为 mol/(L·s)（假设反应前后溶液体积不变）。
（3）其他条件不变，现换用500 mL 1 mol·L-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500 mL 0．5 mol·L-1硫酸的快，可能的原因是________；
（4）要加快铝与硫酸溶液制H2的反应速率，小组成员提出一系列方案，合理的有
①加入2 mol·L-1硝酸②加入少量CuSO4溶液 ③将铝片换成铝粉 ④增加硫酸的浓度至18 mol/L ⑤加CH3COONa固体； ⑥加入少量Na2SO4溶液
（5）催化剂会影响反应速率，请根据①反应写出FeCl3催化H2O2分解的另一反应原理（用离子方程式）①2Fe3++ H2O2= 2Fe2++ 2H+ +O2↑；② ；
正确答案
（1）①③；（2）V/11.2（c—b） mol/(L·s)；（3）氯离子由催化作用或硫酸根由阻化作用；（4）②③；（5）②2Fe2+ + H2O2 + 2H+====2Fe3+ + 2H2O。
试题分析：（1）① o→a段不产生产生H2是由于金属铝表面有一层氧化膜，氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，错误；② b → c段产生H2较快可能是反应放热，温度升高，加快了反应，正确；③ 根据题给数据知，铝过量，c以后，产生H2速率逐渐下降原因可能是稀硫酸趋于消耗完全，错误，选①③；（2）在b到c这段时间内，收集到氢气VL（标准状况），物质的量为V/22.4mol，时间为（c—b）s,硫酸的物质的量变化为V/22.4mol，则这段时间内用硫酸表示的平均速率为V/11.2（c—b） mol/(L·s)；（3）其他条件不变，现换用500 mL 1 mol·L-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500 mL 0．5 mol·L-1硫酸的快，可能的原因是氯离子由催化作用或硫酸根由阻化作用；（4）①加入2 mol·L-1硝酸，硝酸具有强氧化性，与铝反应不放氢气，错误；②加入少量CuSO4溶液，铝置换出铜，形成原电池，反应速率加快，正确； ③将铝片换成铝粉 ，增大反应物的接触面积，反应速率加快，正确；④增加硫酸的浓度至18 mol/L ，铝遇浓硫酸钝化，阻止反应进行，错误；⑤加CH3COONa固体，硫酸与醋酸钠反应生成醋酸，氢离子浓度较小，反应速率减慢，错误； ⑥加入少量Na2SO4溶液，将硫酸稀释，反应速率减慢，错误，选②③；（5）催化剂会影响反应速率，请根据①反应写出FeCl3催化H2O2分解的另一反应原理（用离子方程式）①2Fe3++ H2O2= 2Fe2++ 2H+ +O2↑；②2Fe2+ + H2O2 + 2H+====2Fe3+ + 2H2O。
某研究型学习小组为测定镁和铝的混合物中铝的质量分数，称取该混合物a g，溶于200mL 5mol/L HCl溶液中，共收集到标准状况下的氢气3.36L．
（1）a 的取值范围是______．
（2）向反应后所得溶液中逐渐加入4mol/L的NaOH溶液，当沉淀质量达到最大值时，加入的NaOH溶液的体积是______mL，沉淀的最大质量是______g．（用含a 的代数式表示）
（3）继续加入NaOH溶液至沉淀不再发生变化时，过滤、洗涤并灼烧沉淀至恒重，所得残余固体的质量仍为a g，计算原混合物中铝的质量分数（写出计算过程）．
正确答案
（1）根据氢气体积，可以确定氢气物质的量为
HCl溶液中HCl物质的量为0.2L×5mol/L=1mol，则盐酸未完全反应．
根据Mg和Al与盐酸的反应可知，当氢气的量固定时，合金全为Mg时合金质量最大，当合金全为Al时合金质量最
Mg～H2 2Al～3H2
0.15mol 0.15mol 0.1mol 0.15mol
所以两种状况下合金质量分别为：Mg：0.15mol×24g/mol=3.6g，Al：0.1mol×24g/mol=2.7g，
故答案为：2.7＜a＜3.6；
（2）根据反应过程我们可以发现
Mg～H2～2HClH～Mg2+～2NaOH～Mg（OH）2
Al～
酸的物质的量为0.2L×5mol/L=1mol，故NaOH的物质的量亦为1mol，NaOH溶液体积为
由于沉淀当中只引入了OH-，故沉淀质量应为原合金质量a加上新引入的OH-的质量，而引入的OH-的物质的量为氢气物质的量的2倍，
所以沉淀的质量为：
故答案为：250；（a+5.1）g；
（3）这一问我们依然需要通过宏观物质变化思考：易知最终物质为MgO，而最终MgO的质量与最初合金的质量相等，故可知合金当中Al元素的质量与MgO中O元素的质量相等，
所以合金当中Mg与Al的质量比即为MgO中Mg与O质量比相等，而MgO当中两元素质量比即为原子量之比，故合金当中Al质量分数为：w（Al）=[16/（24+16）]×100%=40%
答：原混合物中铝的质量分数为40%．
铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
【探究一】实验方案：铝镁合金
实验步骤：
(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L-1 NaOH溶液中，充分反应。NaOH溶液的体积V≥＿＿＿＿＿＿。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将＿＿＿＿＿＿(填“偏高”或“偏低”)。
【探究二】实验方案：铝镁合金
问题讨论：
(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是：＿＿＿＿＿(填“需要”或“不需要”)。
(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【探究三】
实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。
问题讨论：
(1)欲计算镁的质量分数，该实验中还需测定的数据是＿＿＿＿＿＿。
(2)若用空气(不考虑CO2)代替O2进行实验，对测定结果有何影响? ＿＿＿＿＿(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
正确答案
【探究一】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
(1)100 (2)偏高
【探究二】(1)不需要
(2)检查装置的气密性 合金完全溶解(或加入足量盐酸) 调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平 待冷却至室温再读数等(写出两点，答案合理即可)
【探究三】(1)灼烧后固体的质量 (2)偏高
【探究一】镁铝合金中只有铝与氢氧化钠反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，用极值法，假定5.4 g合金完全是铝时，根据方程式求出消耗氢氧化钠的体积为100 mL,故V≥100，若未洗涤固体，镁的表面附着其他杂质，质量偏大，测得镁的质量分数将偏高。
【探究二】(1)因为是排水量气，故不需要在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置；(2)为使结果准确，应从以下几个方面考虑：检查装置的气密性；合金完全溶解(或加入足量盐酸)；调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面相平；待冷却至室温再读数等。
【探究三】称量x g铝镁合金粉末，要求镁的质量分数，还需要知道灼烧后固体的质量；若用空气代替O2进行实验，部分镁与氮气反应生成氮化镁，燃烧产物的质量减少，通过计算所得镁的质量偏高，测定结果偏高。
铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛，不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等。
（1）某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁按教材中的实验装置（如图甲）进行铝热反应，现象很壮观。取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色。出现这种现象的原因，除了可能混有没反应完的磁性氧化铁外，还有一个原因是 。
（2）若证明上述所得“铁块”中含有金属铝，可选择 （填试剂名称），所发生反应的离子方程式为 。
（3）为克服图甲的缺陷改用图乙装置进行铝热反应。取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色。为测定该实验所得 “铁块”的成分，实验流程如图所示。
几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
① 试剂A应选择 ，试剂B应选择 。（填序号）
A．稀盐酸 B．氧化铁 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固体
② 已知常温下Fe(OH)3的Ksp＝1.1×10－36，则反应Ⅲ后溶液中c(Fe3+)＝ mol·L－1。
③ 灼烧完全的标志是 。
④ 若最终红色粉未M的质量为12.0 g，则该“铁块”的纯度是 。如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，则计算结果会 （填“偏大”“偏小”或“无影响”），原因是 。
正确答案
（1）熔融的铁被空气中氧气氧化
（2）氢氧化钠溶液 2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO＋3H2↑
（3）C D 1.1×10－6 前后两次灼烧质量相差不大于0.1g 84% 偏小 Fe(OH)3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小。
试题分析：（1）根据现象确定溶液中含有铁离子，再根据（3）改进实验结果判定熔融的铁在溅落时被空气中的氧气氧化；（2）需要把铁块中的铝溶解出再鉴别，用氢氧化钠溶液溶解；（3）①该操作的目的是把铁转化为氧化铁，除去杂质，根据氧化铁质量计算铁的纯度，沉淀时亚铁离子不易沉淀，顾需先把其氧化为铁离子再调节pH生成氢氧化铁沉淀；③前后两次灼烧质量相差不大于0.1g；
④红色粉末为氧化铁，则该“铁块”的纯度=12.0÷160×2×56÷10.0=0.84；因为Fe(OH)3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小，导致结果偏小。
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