- 铝的物理性质
- 共2330题
（本题共15分）
有4种质量比可能相同或不同的镁铝合金样品①、②、③、④。甲、乙、丙、丁4位同学各取1种样品，进行下列实验，测定合金中镁的质量分数。
52．甲同学取样品①m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。则样品①合金中镁的质量分数为_____________。
53．乙同学取样品②m2 g和足量的盐酸反应，然后滴加过量的氢氧化钠溶液，将沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m2 g。则样品②合金中镁的质量分数为____________。
54．丙同学取样品③m3 g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V L，则样品③中m3的取值范围是___________________________________________。
丁同学取不同质量的样品④分别和30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积（已转化为标准状况）如下：
55．通过计算求该盐酸的物质的量浓度。
56．通过计算求样品④中合金中镁的质量分数。
57．在c组实验后，还需向容器中加入1.0 mol·L-1的氢氧化钠溶液多少毫升才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解？
正确答案
52. 47.06% （2分）
53. 60% （2分）
54. 0.80V＜m＜1.07V
（2分，其它写法如27V/33.6＜m＜24V/22.4或9V/11.2＜m＜3V/2.8都给分）
55. 丙中盐酸反应完全，n(H2)="0.672/22.4" ="0.03" mol，（1分）
则c(HCl)="0.03×2/0.03=2.0" mol·L-1（1分）
56. 设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y，则有：
（1分）
解得：x =" y" =" 0.01" mol（1分）
则w(Mg)="[(0.01" mol×24 g·mol-1)/0.510 g]×100%=47.06%（1分）
57. 根据HCl ~ NaCl和Al ~ NaAlO2可知
n(NaCl)="n(HCl)=2.0" mol·L-1×0.030 L="0.06" mol（1分）
n(NaAlO2)="n(Al)=0.01" mol×918/510="0.018" mol（1分）
根据Na+守恒得：n(NaOH)="0.06" mol+0.018 mol="0.078" mol（1分）
故V(NaOH)="0.078" mol/1.0 mol·L-1="0.078" L="78" mL （1分）
即c组实验后还需加入78 mL的氢氧化钠溶液，才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解。
试题分析：52.镁铝合金中铝与氢氧化钠反应产物经过二氧化碳反应所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体为氧化铝，反应前为镁铝反应后为铝和氧，质量不变，根据元素守恒可知氧化铝中氧的质量分数即为镁的质量分数，为16×3/（16×3+27×2）= 47.06%；53.该反应得到的固体为氧化镁，根据元素质量守恒，氧化镁中镁元素的质量分数即是镁铝合金中镁元素的质量分数，为24/（24+16）= 60%；
54.镁铝与稀硫酸反应消耗的硫酸不同产生的气体量也不同，故采用极值法确定其范围，金属全为镁时
金属的量为V /22.4×24=1.07V，金属全为铝时V /22.4×2/3×27=0.80V,范围0.80V＜m＜1.07V；
55.丁同学实验数据中盐酸量固定，bc组盐酸反应完全，a组金属反应完全，故计算盐酸的浓度根据bc组气体数据直接得出，丙中盐酸反应完全，n(H2)="0.672/22.4" ="0.03" mol，
则c(HCl)="0.03×2/0.03=2.0" mol·L-1
56.根据a组数据列方程式可解，解法见答案；57.根据元素守恒，合金中铝最终变为NaAlO2，开始加入的盐酸最终变为氯化钠，此可称为终态分析法。
n(NaCl)="n(HCl)=2.0" mol·L-1×0.030 L="0.06" mol（氯原子守恒）
n(NaAlO2)="n(Al)=0.01" mol×918/510="0.018" mol（铝原子守恒）
根据Na+守恒得：n(NaOH)="0.06" mol+0.018 mol="0.078" mol
故V(NaOH)="0.078" mol/1.0 mol·L-1="0.078" L="78" mL （1分）
即c组实验后还需加入78 mL的氢氧化钠溶液，才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解。
有学生在实验室中向10mL 2mol•L-1的CuCl2溶液里投入少量铝片，并观察到如下现象：
①铝片表面立刻有紫红色固体沉积，同时产生较多的无色气体，此无色气体与氧气混合后点燃会发出爆鸣声；
②溶液绿色变淡，继而产生蓝色沉淀；
③混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚；
④混合液浑浊变黑．
已知：Cu2++2H2O=Cu（OH）2+2H+，试回答下列问题：
（1）现象③中产生气泡速率明显加快的两个最主要的原因是______；______．
（2）写出①中产生无色气体反应的离子方程式：______．
（3）混合液中最后产生的黑色沉淀物可能是______（填化学式）．
正确答案
（1）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，酸与金属铝的反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度越来越高，温度越高，反应速率越大；铝能置换呈氯化铜中的铜，铜附着在铝表面，具备构成原电池的条件，所以形成了原电池，使反应速率加快．
故答案为：反应放热，温度升高；形成Cu-Al原电池，发生原电池反应．
（2）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，铝和酸反应生成盐和氢气，
所以离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
故答案为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
（3）氯化铜水解生成氢氧化铜和氯化氢，Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，随着氢气的不断析出，促进氯化铜的水解，当氢氧化铜达一定量后会生成蓝色氢氧化铜沉淀，氢氧化铜在较高条件下能分解生成黑色的氧化铜和水 Cu（OH）2
故答案为：CuO．
铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料．研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%-5%的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究．填写下列空白．
【方案一】
将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量．实验中发生反应的化学方程式是______．
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0mol/L NaOH溶液中．为使其反应完全，则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”、“偏低”或“无影响”）．
【方案二】
将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01×105Pa）的体积．
（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验如图1：
①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接______接______接______（填接口字母，可不填满．）
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮助分析原因______．
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是______．
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积
（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸 滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小．于是他们设计了图2所示的实验装置．
①装置中导管a的作用是______．
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL．则产生氢气的体积为______mL．
正确答案
方案一：铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（1）含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4g合金中铝的质量为，5.4g×（1-3%）=5.4×97%g，则：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
54g 2mol
5.4g×97%g V×10-3L×2.0mol/L
所以54g：（5.4g×97%g）=2mol：（V×10-3L×2.0mol/L），解得：V=97，故V（NaOH溶液）≥97mL；
故答案为：97mL；
（2）镁上会附着偏铝酸钠等物质，未洗涤导致测定的镁的质量偏大，镁的质量分数偏高；
故答案为：偏高；
方案二：（1）①装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：（A）接（E）（D）接（G）；
故答案为：E、D、G；
②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；
故答案为：镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大；
③反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；
故选ACD；
（2）①装置中导管a的作用是：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；
故答案为：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；
②滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积，收集氢气后滴定管内液面读数减小，故测定氢气的体积为V1-V2；
故答案为：V1-V2．
某二价金属R的氢氧化物的结晶水合物与纯碱、烧碱的混合物6.84g溶于水产生1.97g白色沉淀，将沉淀灼烧可得R的金属氧化物1.53g，将上述溶液分为两等份，一份加入足量NH4Cl加热产生0.8288L标况）气体；另一份加入足量的稀硫酸，没有气泡产生，但得到0.233g白色沉淀。求：
（1）R的原子量。
（2）写出R的氢氧化物的结晶水合物的分子式。
正确答案
(1)137 (2)Ba(OH)2·8H2O
根据题中已知，通过：R(OH)2～RCO3～RO
R+60 R+16
1.97 1.53 得R=137为Ba元素。
由于向反应后溶液中加稀硫酸时，无气体生成，证明原混合物中的
由： Ba2+ +SO42-=BaSO4↓
1 233g
x 0.233g x＝0.001 mol
可知，原混合物中含Ba(OH)2·nH2O的物质的量为(0.001×2＋0.01)="0.012" mol；
由 NH4+＋OH-
0.001 22.4L
y 0.8288L y＝0.037 mol
可知，原y混合物中含 NaOH物质的量为0.037×2-0.012×2=0.05mol，所以，原混合物中含Ba(OH)2·nH2O质量为6.84-0.05×
再由137＋34＋18n＝315得n＝8，故R的氢氧化物的结晶水合物的分子式为Ba(OH)2·8H2O。
（8分）将稀硝酸逐滴加入盛有铝铁合金的容器中，当固体恰好完全溶解时，产生标准状况下NO 40.32L，将反应后的溶液平均分成三等份，分别进行如下实验：
（1）第一份溶液中逐滴加入2 mol·L-1NaOH溶液，至恰好达到最大沉淀，不考虑空气中O2的氧化，则需加入NaOH溶液的体积为________________。
（2）第二份溶液中边加入NaOH溶液，边在空气中充分搅拌，至恰好达到最大沉淀量，将产生的沉淀过滤、洗涤、干燥、称量比第一份重5.1g，则该过程中消耗O2的物质的量为_______________。
（3）第三份溶液中逐滴加入4 mol·L-1NaOH溶液，至Al(OH)3沉淀恰好溶解，消耗NaOH溶液500mL，计算原合金中铝的质量。（写出解题过程）(4分)
正确答案
（1）900mL或0.9L (2分) （2）0.075mol(2分)
（3）依据Na原子守恒有：n(NaOH)=n(NaAlO2)+n(NaNO3)
n(NaOH)=4mol/L×0.5L×3=6mol (1分)
依题意硝酸不过量,n(HNO3)=4n(NO)=4×(40.32L/22.4L/mol)=7.2mol
则，n(NaNO3)=3/4×7.2mol=5.4mol (1分)
n(Al)= n(NaAlO2)=" n(NaOH)" －n(NaNO3)=6mol－5.4mol=0.6mol (1分)
m(Al)=0.6mol×27g/mol=16.2g (1分)
原合金中含铝的质量为16.2g （此问若学生求出5.4g，可得3分）
试题分析：（1）此容器中发生反应Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O
Al+4HNO3=Al(NO3)3+NO+2H2O
Fe(NO3)3+3 NaOH= Fe(OH)3+3NaNO3
Al(NO3)3+3 NaOH= Al(OH)3+3NaNO3
还有可能发生：Fe+2 Fe(NO3)3= 3Fe(NO3)2
Fe(NO3)2+2NaOH= Fe(OH)2+2NaNO3
依题意硝酸不过量，每份溶液中n(HNO3)="4n(NO)" ×1/3="4×(40.32L/22.4L/mol)" 1/3
=2.4mol
依据N元素守恒：n(HNO3)= n(NaNO3)+ n(NO)
又n(NO)="40.32L/(22.4L/" mol) ×1/3="0.6" mol
n(NaNO3)="1.8" mol
故 V（NaOH）=" 1.8" mol/2 mol·L-1 = 0.9L
（2）第二份溶液中加入NaOH溶液的同时在空气中充分搅拌，此时的Fe(OH)2完全转化为Fe(OH)3，发生反应 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，故沉淀增重的质量是4Fe(OH)2吸收的氧气和水的质量，即
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 △m
32 68
n(O2) ×32g/ mol 5.1g
n(O2)= 0.075mol
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