資源簡介

鋁的單質
【核心素養發展目標】
1．掌握鋁的主要性質及其應用
2．掌握鋁與氫氧化鈉反應的實質，熟悉鋁熱反應
【主干知識梳理】
一、鋁的原子結構及鋁的物理性質
1．鋁的結構：鋁的原子結構示意圖為
2．存在：鋁元素在地殼中含量豐富，是地殼中含量最多的金屬元素，僅次于氧、硅。自然界中的鋁全部以化合態(鋁土礦中)存在
3．金屬鋁的物理性質：銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和傳熱性等，密度較小，質地柔軟
二、鋁的化學性質
1．與非金屬反應
(1)Al與O2的反應
實驗操作
實驗現象 鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁不滴落
實驗結論 常溫下，鋁與空氣中的氧氣反應，生成一薄層致密的氧化膜
實驗原因 鋁表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔點高于鋁的熔點，包在鋁的外面，所以熔化的液態鋁不滴落
化學方程式 常溫時：4Al＋3O2===2Al2O3加熱時：4Al＋3O22Al2O3
【微點撥】
①常溫下鋁易與空氣中的氧氣反應，表面生成致密而堅硬的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣等與鋁進一步反應，因此鋁具有很強的抗腐蝕性
②鋁的化學性質活潑，但在日常生活中廣泛使用的鋁制品由于形成一層致密的氧化膜，保護鋁不再被氧化，通常具有較好的抗腐蝕性能
③空氣中久置的鋁箔和用砂紙打磨的鋁箔在酒精燈火焰上加熱，鋁箔都不能燃燒，都熔化后而不滴落
(2)與Cl2反應：2Al＋3Cl22AlCl3
(3)與S反應：2Al＋3SAl2S3
2．Al與酸的反應
(1)與非氧化性酸(如：稀鹽酸、稀硫酸)的反應——鋁與鹽酸反應
鋁與鹽酸反應
實驗操作 INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化學\\人教版 必修1(老教材老課標)\\WORD\\3-39.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化學\\人教版 必修1(老教材老課標)\\WORD\\3-39.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\牛璐\\2019\\看PPT\\化學 人教版 必修1(老教材老課標)\\全書完整的Word版文檔\\3-39.TIF" \* MERGEFORMATINET
實驗現象 鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲
化學方程式 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
離子方程式 Al＋6H+===2Al3+＋3H2↑
(2)與氧化性酸(如：硝酸、濃硫酸)的反應
①常溫下，鋁遇冷的濃硫酸、濃硝酸產生鈍化現象，即：濃硫酸、濃硝酸將鋁的表面氧化成一層致密的氧化物薄膜，這層莫阻止了酸與內層金屬的進一步反應。但在加熱的條件下鋁可以和濃硫酸、濃硝酸反應
②鋁與濃硝酸共熱：Al＋6HNO3(濃)Al(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
【微點撥】常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應
3．Al與堿溶液的反應
鋁與氫氧化鈉溶液反應
實驗操作 INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化學\\人教版 必修1(老教材老課標)\\WORD\\3-40.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化學\\人教版 必修1(老教材老課標)\\WORD\\3-40.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\牛璐\\2019\\看PPT\\化學 人教版 必修1(老教材老課標)\\全書完整的Word版文檔\\3-40.TIF" \* MERGEFORMATINET
實驗現象 鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲
化學方程式 2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑
離子方程式 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
【微點撥】
①鋁與氫氧化鈉溶液反反應的機理：鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反應中Al為還原劑，水為氧化劑
反應過程：2Al＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H 2↑ (屬于氧化還原反應)
2Al(OH)3＋2NaOH===2NaAlO2＋4H2O (非氧化還原反應)
雙線橋法
單線橋法
②能與鋁反應產生氫氣的溶液可能呈強酸性也可能呈強堿性
③活潑金屬與酸反應是金屬的通性，而鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現出特殊性：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
4．Al與鹽溶液反應
2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu 2Al＋3Cu2+2Al3+＋3Cu
5．Al與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發生鋁熱反應
2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 4Al+3MnO23Mn+2Al2O3
三、鋁的制備及用途
1．制備(電解熔融Al2O3)：2Al2O34Al＋3O2↑ (冰晶石的作用是作為熔劑，降低氧化鋁的熔點)
2．用途
①純鋁用作導線
②鋁合金制備汽車、飛機、生活用品等
【對點訓練1】
1．下列關于金屬的說法正確的是(　　)
A．鋁箔在空氣中受熱可以熔化且會發生劇烈燃燒
B．Na在空氣中燃燒，發出黃色火焰，生成白色固體
C．鐵與水蒸氣反應的產物是黑色的Fe2O3
D．鋁制餐具不能用來盛裝酸、堿、咸的食物
2．鋁制品不易被腐蝕，其主要原因是鋁(　　)
A．化學性質不活潑 B．熔點高 C．表面有致密的氧化膜 D．密度小
3．關于鋁與氫氧化鈉溶液反應的說法不正確的是(　　)
A．鋁是還原劑 B．氧化劑是氫氧化鈉和水
C．只有水是氧化劑 D．氫氣是還原產物
4．向某溶液中加入鋁粉能放出H2，下列各組離子一定不能在該溶液中大量共存的是(　　)
A．Na＋、Fe3＋、SO、Cl－ B．Ba2＋、Mg2＋、HCO、NO
C．Na＋、K＋、NO、CO D．K＋、NO、Na＋、SO
5．下列關于金屬鋁的敘述中，說法不正確的是(　　)
A．鋁的化學性質很活潑，但在空氣中不易被腐蝕
B．鋁是比較活潑的金屬，在化學反應中容易失去電子，表現出還原性
C．鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的鋁并不滴落
D．用砂紙打磨的鋁箔在空氣中受熱可以熔化，且發生劇烈燃燒
6．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用的是(　　)
A．稀硫酸 B．氫氧化鈉溶液 C．水 D．稀鹽酸
7．在杠桿的兩端分別掛著質量相同的鋁球和鐵球，此時杠桿平衡。然后將兩球分別浸沒在溶液質量相等的稀燒堿溶液和硫酸銅溶液中一段時間，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\2021\\同步\\化學\\化學 人教 必修第一冊 京津遼\\WORD\\X108.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\2021\\同步\\化學\\化學 人教 必修第一冊 京津遼\\WORD\\X108.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2021\\同步\\化學\\化學 人教 必修第一冊 京津遼\\WORD\\X108.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2021\\同步\\化學\\化學 人教 必修第一冊 京津遼\\WORD\\第三章\\X108.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "H:\\莫成程\\2021\\同步\\0看幻燈片\\化學\\化學 人教 必修第一冊 京津遼 帶視頻\\WORD\\第三章\\X108.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．鋁球表面有氣泡產生，且有白色沉淀生成，杠桿不平衡
B．鋁球表面有氣泡產生，溶液澄清；鐵球表面有紅色物質析出，溶液藍色變淺，杠桿右邊下沉
C．反應后去掉兩燒杯，杠桿仍平衡
D．右邊球上出現紅色，左邊溶液的c(OH－)增大
8．等體積的鹽酸和苛性鈉溶液分別與兩份足量的鋁粉反應，在相同條件下產生氫氣的體積比為1∶3，則鹽酸和苛性鈉溶液的物質的量濃度之比為(　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．2∶3
9．甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 1.5 mol·L－1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入2.7 g的鋁粉，反應結束后甲、乙兩燒杯中生成的氣體在相同條件下的體積比是(　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶2
10．下列反應的離子方程式書寫正確的是(　　)
A．鈉和冷水反應：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．金屬鋁溶于氫氧化鈉溶液：Al＋2OH－===AlO＋H2↑
C．金屬鋁溶于鹽酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D．鐵與稀硫酸反應：Fe＋2H＋===Fe3＋＋H2↑
11．將鐵加入100 mL某濃度的鹽酸中恰好完全反應，反應后生成的氣體為V L(標準狀況下)，將鋁加入100 mL 2 mol·L－1氫氧化鈉溶液中恰好完全反應，充分反應后生成的氣體為3V L。下列說法正確的是(　　)
A．鐵和鋁的物質的量相等
B．鹽酸的濃度為2 mol·L－1
C．鐵加入鹽酸中反應的離子方程式為2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
D．鹽酸與氫氧化鈉溶液的物質的量濃度之比為1∶3
12．鋁在人體中積累會使人慢性中毒，世界衛生組織將鋁確定為“食品污染源之一”。鋁在下列使用場合須加以控制的是(　　)
①制鋁錠　②制易拉罐　③制電線電纜 ④制牙膏皮　⑤用明礬凈水　⑥制炊具
⑦用明礬和蘇打混合做食品膨化劑 ⑧用Al(OH)3制成藥片治胃病　⑨制防銹油漆
A．①②④⑤⑥⑦⑧ B．②⑤⑥⑦⑨ C．②④⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
四、鋁熱反應
1．概念：某些金屬氧化物粉末，與鋁粉混合后在較高溫度下劇烈反應生成Al2O3和其它金屬并放出大量的熱的反應，叫鋁熱反應
2．原理：鋁作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來
3．鋁熱劑：鋁粉和某些金屬氧化物(Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)組成的混合
4．反應特點：在高溫下進行，反應迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質呈液態易Al2O3分離
5．實驗過程
實驗步驟 ①取一張圓形濾紙，倒入5克炒干的氧化鐵(Fe2O3)粉末，再倒入2克鋁粉、將兩者混合均勻②用兩張圓形濾紙，分別折疊成漏斗狀，將其中一個取出，在底部撕一個孔，用水潤濕下面一點，再跟 另一個漏斗套在一起，使四周都有4層③將折好的濾紙架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發皿，把混合均勻的氧化鐵粉末和鋁粉倒入紙漏斗中　④再在上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條⑤點燃鎂條，觀察發生的現象
實驗裝置
實驗現象 ①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實驗結論 高溫下，鋁與氧化鐵發生反應，放出大量的熱Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理應用 ①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3②金屬焊接，如：野外焊接鋼軌等
操作要點 ①內層紙漏斗底部剪個小孔：使熔融物易于落下 ②蒸發皿盛沙：防止高溫熔融物濺落炸裂蒸發皿③鎂條：制造高溫條件，引起氯酸鉀分解，引發鋁熱反應 ④氯酸鉀：制造氧氣利于反應
【微點撥】 ①Al與MgO不能發生鋁熱反應②鋁熱反應不是一個反應，而是一類反應③鋁熱反應為放熱反應
【對點訓練2】
1．鋁熱反應的實驗裝置如圖所示，下列有關說法錯誤的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\2019\\源文件\\魯科 通用\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\隨志文\\2019\\大一輪\\化學 魯科 通用\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\隨志文\\2019\\大一輪\\化學 魯科 通用\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\隨志文\\2019\\大一輪\\化學\\化學 魯科 通用\\word\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\隨志文\\2019\\大一輪\\化學\\化學 魯科 通用\\word\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\張紅\\看PPT\\2019\\一輪\\化學魯科通用\\隨志文1\\word\\LK++1.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．X物質為KClO3 B．鎂條燃燒提供引發反應所需的熱量
C．若轉移0.3 mol電子，被還原的Fe2O3為16 g D．可利用鋁熱反應冶煉鐵
2．下列裝置或操作能達到實驗目的是(　　)
A．用甲圖裝置可制得金屬錳 B．用乙圖裝置驗證NaHCO3和Na2CO3的熱穩定性
C．用丙圖裝置分離制取蒸餾水 D．用丁圖裝置稱量氫氧化鈉固體
3．鋁熱反應的本質是利用鋁的還原性，將難熔金屬從其氧化物中置換出來，關于鋁熱反應解答下列問題：
(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗，需要的試劑還有________
A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg
(2)用等物質的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與Al粉進行鋁熱反應。
①引發鋁熱反應的操作是___________________________________________________
②產物中單質是________(寫名稱)。
(3)取少量(1)中鋁熱反應所得的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現象，________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3，理由是_________________________________(用離子方程式說 明)
【課時跟蹤檢測】
1．下列關于鋁單質的敘述中正確的是(　　)
A．不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應
B．鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁的化學性質很穩定
C．鋁和NaOH溶液反應：Al＋2OH－===AlO＋2H2↑
D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態鋁會滴落下來，是因為金屬鋁的熔點較低
2．下列關于鋁單質的敘述中，正確的是(　　)
A．不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應
B．鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁的化學性質很穩定
C．鋁和NaOH溶液反應：Al＋2OH－＋2H2O===Al(OH)4]－＋H2↑
D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態鋁會滴落下來，是因為金屬鋁的熔點較低
3．下列金屬在常溫下能形成致密的氧化物薄膜，從而能保護內層金屬的是(　　)
A．銅 B．鋁 C．鐵 D．鈉
4．下列關于金屬性質的敘述中正確的是(　　)
A．鈉與氧氣反應時，產物是由氧氣的用量決定的 B．打磨的鋁箔加熱至熔化時，鋁會滴落
C．點燃鎂條之前，應先用砂紙打磨 D．鐵在硫蒸氣中燃燒生成黑色的硫化鐵
5．單質鋁不同于鐵的性質是(　　)
A．遇冷的濃硫酸鈍化 B．能與氫氧化鈉反應
C．能與鹽酸反應 D．能在氧氣中燃燒
6．下列說法不正確的是(　　)
A．鈉保存在煤油里的原因之一是它極易與氧氣反應 B．鎂的化學性質活潑，在空氣中不能穩定存在
C．銅絲在空氣中加熱表面可生成黑色的氧化銅 D．鋁在自然界中只能以化合態的形式存在
7．下列關于鈉、鋁、鐵、銅和氧氣的反應，不正確的是(　　)
A．鐵在氧氣中燃燒，產物為四氧化三鐵
B．鋁表面很容易被氧氣氧化，生成致密的氧化物保護膜
C．鈉常溫下和氧氣反應，生成淡黃色的過氧化鈉
D．銅可以在加熱的條件下和氧氣反應，生成氧化銅
8．用鋁箔包裹0.1 mol金屬鈉，用針扎若干個小孔，放入水中，完全反應后，放出的氣體體積(標準狀況)為(　　)
A．無法確定 B．1.12 L C．大于1.12 L D．小于1.12 L
9．將固體X投入過量的Y中，能生成白色沉淀并放出一種無色氣體，該氣體能燃燒，不易溶于水，則X和Y分別可能是(　　)
A．鈉和氯化鋁溶液 B．鋁和燒堿溶液
C．過氧化鈉和氯化亞鐵溶液 D．鋅和稀硫酸
10．一定質量的鋁鐵合金溶于足量的NaOH溶液中，完全反應后產生3.36 L(標準狀況下)氣體；用同樣質量的鋁鐵合金完全溶于足量的鹽酸中，在標準狀況下產生5.6 L的氣體。該合金中鋁、鐵的物質的量之比為(　　)
A．1∶1 B．2∶5 C．3∶2 D．3∶5
11．現有鋁、鐵組成的混合物，分為等質量的兩份，分別投入足量的稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液中，放出氫氣的體積比為2∶1(相同條件下)。則該混合物中鋁和鐵的關系正確的是(　　)
A．物質的量之比為1∶1 B．物質的量之比為2∶3
C．質量之比為28∶9 D．條件不足，無法計算
12．鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應，產生氣體的體積(V)與時間(t)的關系如圖。反應中鎂和鋁的(　　)
A．物質的量之比為3∶2 B．質量之比為3∶2
C．摩爾質量之比為2∶3 D．消耗硫酸的物質的量之比為2∶3
13．等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質量的鋁，生成氫氣的體積之比為3∶4，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能分別是(　　)
A．甲、乙中都是鋁過量 B．甲中鋁過量，乙中堿過量
C．甲中酸過量，乙中鋁過量 D．甲中酸過量，乙中堿過量
14．足量下列物質與相同質量的鋁反應，放出氫氣且消耗溶質物質的量最少的是(　　)
A．鹽酸 B．稀硫酸 C．氫氧化鈉溶液 D．氯化鈉溶液
15．將a mol鈉和a mol鋁一同投入V L足量的水中，所得溶液的物質的量濃度為(假設反應前后溶液體積不變)(　　)
A． mol·L－1 B． mol·L－1 C． mol·L－1 D． mol·L－1
16．將a mol鈉和a mol鋁一同投入m g足量水中，所得溶液密度為d g·mL－1，該溶液中溶質質量分數為(　　)
A．% B．% C．% D．%
17．下列說法正確的是(　　)
A．等質量的鋁分別投入過量的稀鹽酸和NaOH溶液中，反應生成的氣體在相同條件下體積相等
B．金屬單質與水反應都生成對應的堿和氫氣
C．活潑的金屬或較活潑的金屬都能與酸反應，但不能與堿反應
D．由于鈉比較活潑，所以它能從溶液中置換出金屬活動順序表中鈉后面的金屬
18．類比法是研究物質性質的常用方法之一，可預測許多物質的性質。但類比是相對的，不能違背客觀事實。下列有關類比推測的說法正確的是(　　)
A．已知Fe與S能直接化合生成FeS，推測Cu和S可直接化合生成CuS
B．已知Cu與Cl2能直接化合生成CuCl2，推測Fe與Cl2可直接化合生成FeCl2
C．已知Fe與CuSO4溶液反應，推測Fe與AgNO3溶液也能反應
D．已知Al能與O2生成致密氧化膜保護金屬，推測Fe也與O2生成氧化膜保護金屬
19．某課外活動小組做如下實驗：往一鋁制易拉罐內充滿CO2，然后往罐內注入足量的NaOH溶液，立即用膠布嚴封罐口，過一段時間后，他們發現罐壁內凹面癟，再過一段時間后，癟了的罐壁重新鼓起，解釋上述實驗現象。
(1)罐壁內凹面癟的原因是_____________________________________________________________________，
反應的化學方程式是_____________________________________
(2)罐壁再鼓起來的原因是______________________________________________________________________，
有關的化學方程式是___________________________
(3)實驗時，將“充滿CO2”改為“放入一藥匙白色固體”，其他不變，也能取得相同的實驗效果。則該白色固體是________(寫名稱)
20．在標準狀況下，進行甲、乙、丙三組實驗，三組實驗各取30 mL同濃度的鹽酸，加入同一種鎂鋁合金，產生氣體，有關數據列表如下：
實驗序號 甲 乙 丙
合金質量/mg 510 765 1 020
氣體體積/mL 560 672 672
(1)甲、乙兩組實驗中，哪一組鹽酸是過量的______，理由是__________________________________________
(2)鹽酸的物質的量濃度為_________
(3)合金中Mg的物質的量為_________，Mg、Al的物質的量之比為_________
21．現有金屬單質A、B、C和氣體甲、乙、丙以及物質D、E、F、G、H，它們之間的相互轉化關系如圖所示(圖中有些反應的生成物和反應的條件沒有標出)。提示：黃綠色氣體乙是氯氣
請回答下列問題：
(1)寫出下列物質的化學式：B________，丙________，H________
(2)根據要求回答：
①D溶液和F溶液在空氣中混合的現象：_________________________________________
②反應③的離子方程式：_______________________________________________________
③反應⑦的離子方程式：_______________________________________________________
④反應⑥的化學方程式：_______________________________________________________
22．鋁既能與酸反應，又能與強堿溶液反應。回答下列問題：
(1)在鋁與鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應中，鋁元素化合價的變化都是 ，還原劑都是__________
(2)1 mol的鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，生成氫氣的體積在相同狀況下比值為 ，消耗氯化氫和氫氧化鈉的物質的量之比為__________
(3)甲、乙兩個燒杯中分別盛有100 mL 4.0 mol·L－1的鹽酸和100 mL 4.0 mol·L－1 氫氧化鈉溶液，向兩個燒杯中都加入5.4 g鋁粉，在相同狀況下產生氣體的體積比為__________
23．向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反應，則：
(1)Al的物質的量為________
(2)參加反應的NaOH的物質的量為______，NaOH溶液的物質的量濃度為______
(3)生成標準狀況下H2的體積為________
24．某學習小組用如圖所示裝置測定鋁鎂合金中鋁的質量分數和鋁的相對原子質量。
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(1)A中試劑為_____________
(2)實驗前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_______________________________________
(3)B中發生反應的化學方程式為_______________________________________
(4)若實驗用的鋁鎂合金的質量為a g，測得氫氣體積為b mL(已換算為標準狀況)，B中剩余固體的質量為c g，則鋁的相對原子質量為_____________
(5)實驗過程中，若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得鋁的質量分數將________(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)
25．鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業的重要材料。某研究性學習小組的三位同學為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計下列三種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白
探究一
(1)實驗方案：鋁鎂合金測定剩余固體質量。實驗中發生反應的化學方程式是____________________
實驗步驟：
(2)稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品，投入體積為V、濃度為2.0 mol·L－1的NaOH溶液中，充分反應。為保證合金充分反應，NaOH溶液的體積V≥________
(3)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將____________(填“偏大”或“偏小”)
探究二
實驗方案：鋁鎂合金測定生成氣體的體積(實驗裝置如圖所示)。
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(4)某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個除酸霧的裝置。你的意見是________(填“需要”或“不需要”)
(5)為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題有(寫出兩點)：
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
探究三
實驗方案：稱量x g鋁鎂合金粉末，放入裝有足量氧氣的容器中使其充分灼燒。
(6)欲計算鎂的質量分數，該實驗中還需要測定的數據是________________________________________
(7)若用空氣代替O2進行實驗，對測定結果是否有影響？________(填“是”或“否”)
【鋁的單質】答案
【對點訓練1】
1．D。解析：鋁箔表面被氧化為氧化鋁，氧化鋁的熔點高于鋁的熔點，所以不會發生劇烈燃燒，A錯誤；Na在空氣中燃燒生成黃色固體過氧化鈉，B錯誤；鐵與水蒸氣反應的產物是黑色的Fe3O4，C錯誤。
2．C。解析：鋁在空氣中易形成致密的氧化膜，而不易被腐蝕。
3．B。解析：鋁與氫氧化鈉溶液反應的實質可理解為2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；反應中鋁是還原劑，水是氧化劑，氫氧化鈉既不是氧化劑也不是還原劑。
4．B。解析：加入鋁粉能放出H2，說明該溶液可能呈酸性，也可能呈堿性。A選項中的4種離子可在酸性溶液中大量共存；B選項中的Mg2＋在堿性溶液中生成Mg(OH)2沉淀，HCO在堿性溶液中生成CO，Ba2＋與CO會生成BaCO3沉淀，HCO在酸性溶液中生成CO2；C選項中的離子在堿性溶液中可以大量共存；D選項中的離子在酸性溶液、堿性溶液中都可以大量共存。
5．D。解析：鋁在空氣中易與氧氣反應，生成一層穩定的致密氧化膜，而不易被腐蝕；鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但形成的氧化膜使得鋁與氧氣不再反應，而使鋁不能燃燒。
6．B。解析：常溫下，稀硫酸、稀鹽酸與鎂、鋁都能發生反應，水與鎂、鋁都不發生反應，鋁與氫氧化鈉溶液反應而鎂不與氫氧化鈉溶液反應，用氫氧化鈉溶液可以除去鎂粉中的少量鋁粉。
7．B。解析：左燒杯中的鋁球與氫氧化鈉溶液反應：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，有一部分鋁溶解，并產生氣體，生成偏鋁酸鈉；右燒杯鐵球浸在硫酸銅溶液中發生反應：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，鐵球表面有紅色物質析出，鐵球質量增加，溶液藍色變淺，左邊消耗OH－，使c(OH－)減小。
8．A。解析：由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，產生氫氣的體積比為1∶3，需要鹽酸和氫氧化鈉的物質的量之比為1∶1，溶液的體積相同，故鹽酸和苛性鈉溶液的物質的量濃度之比也為1∶1。
9．B。解析：鹽酸和氫氧化鈉的物質的量均是0.1 L×1.5 mol·L－1＝0.15 mol，鋁的物質的量是＝0.1 mol，根據方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，鹽酸不足，氫氧化鈉過量，則與鹽酸反應生成的氫氣是
0.075 mol，與氫氧化鈉反應生成的氫氣是0.15 mol，則根據相同條件下氣體體積之比等于物質的量之比可知，反應結束后，甲、乙兩燒杯中生成的氣體在相同條件下的體積比是
0.075 mol∶0.15 mol＝1∶2。
10．C。解析：A、B項電荷不守恒，D項Fe只能被H＋氧化為Fe2＋。
11．B。解析：Fe　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑
n(Fe) 2n(Fe) n(Fe)
2Al　＋　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
0．2 mol　0.1×2 mol＝0.2 mol　　　　0.3 mol
＝，n(Fe)＝0.1 mol。
12．C。解析：制鋁錠、電線電纜、防銹油漆，人的消化系統不直接接觸，一般對人體無影響；制易拉罐、制牙膏皮、明礬凈水、制炊具、用明礬和蘇打混合做食品膨化劑、用Al(OH)3 制成藥片治胃病，鋁能通過消化系統進入人體，應加以控制。
【對點訓練2】
1．C。解析：A項，KClO3受熱分解產生氧氣，助燃，圖示裝置中X物質為助燃劑KClO3，正確；B項，鎂條燃燒放出大量熱，可為鋁熱反應提供引發反應所需的熱量，正確；C項，反應2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe中，Fe元素化合價從＋3變為0價，還原1 mol Fe2O3轉移6 mol電子，則轉移0.3 mol電子還原Fe2O3的物質的量為：＝0.05 mol，其質量為：160 g·mol－1×0.05 mol＝8 g，錯誤；D項，Fe的活潑性小于Al，可利用鋁熱反應冶煉鐵，正確。
2．A
3．(1)BD　
(2)①加少量KClO3，插上鎂條并將其點燃　②鐵　
(3)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
解析：(1)做鋁熱反應的實驗時，需要KClO3做助燃劑，且用鎂條引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條，點燃Mg條后放出熱量，使KClO3固體分解放出O2，進一步加劇Mg的燃燒，可在短時間內使混合物溫度迅速升高，引發反應。MgO不能與鋁發生鋁熱反應，所以產物中單質為Fe。(3)反應后固體混合物中若有Fe2O3，因發生反應：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋轉化為Fe2＋，加KSCN溶液不會變紅。
【課時跟蹤檢測】
1．A。解析：A項，無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應，正確；B項，鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁表面形成了致密的氧化膜，錯誤；C項，電荷、原子均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，錯誤；D項，打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成Al2O3，高熔點的Al2O3兜住了熔融的液態鋁，不會滴落，錯誤。
2．A。解析：A項，無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應，正確；B項，鋁表面形成致密的氧化膜，錯誤；C項，電荷、電子均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，錯誤；D項，打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成Al2O3，高熔點的Al2O3兜住了熔融的液態鋁，不會滴落，錯誤。
3．B。解析：鋁在空氣中易形成一層穩定的致密氧化膜，可保護內層金屬不再被空氣氧化。
4．C。解析：鈉與氧氣反應，條件不同其產物不同，常溫下生成氧化鈉，加熱時生成過氧化鈉；鋁易與氧氣反應生成熔點較高的氧化鋁，包裹在鋁的表面，而使鋁不會滴落；鐵在硫蒸氣中燃燒生成硫化亞鐵。
5．B。解析：鐵與氫氧化鈉溶液不反應，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；答案選B。
6．B。解析：鎂是一種活潑的金屬，極易與空氣中的氧氣反應，其表面形成一層致密的氧化物薄膜，使內層金屬鎂不再與氧氣反應。
7．C。解析：鈉在常溫下和氧氣反應，生成白色的氧化鈉。
8．C。解析：首先發生的反應是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，標準狀況下0.1 mol Na與水反應產生H2的體積為1.12 L，然后發生的反應是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，此反應又能產生部分H2，故最后放出的H2的體積大于1.12 L。
9．A。解析：A項中Na與水反應生成NaOH和H2，NaOH與過量的AlCl3溶液反應生成白色沉淀Al(OH)3；B項中2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，無沉淀生成；C項中2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH與過量FeCl2溶液反應，生成Fe(OH)2白色沉淀，然后迅速變成灰綠色，最終變為紅褐色沉淀；D項中Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，無沉淀生成。
10．A。解析：合金溶于足量的NaOH溶液中，鋁發生反應：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，產生氫氣3.36 L(標準狀況)，其物質的量＝＝0.15 mol，由方程式可知n(Al)＝n(H2)＝0.15 mol×＝0.1 mol。鐵合金溶于足量的鹽酸中，Fe、Al都反應產生氫氣，Al與足量的氫氧化鈉溶液、鹽酸反應產生氫氣體積相等，則Fe與鹽酸反應生成氫氣的體積＝5.6 L－3.36 L＝2.24 L，其物質的量＝＝0.1 mol，根據Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑可知n(Fe)＝0.1 mol。合金中鋁、鐵的物質的量之比＝0.1 mol∶0.1 mol＝1∶1。
11．B。解析：根據題意，可以判斷出鋁與NaOH溶液(或稀鹽酸)反應產生的氫氣體積和鐵與稀鹽酸反應產生的氫氣體積相等，由關系式2Al～3H2、Fe～H2，可知n(Al)∶n(Fe)＝2∶3，m(Al)∶m(Fe)＝(27×2)∶(56×3)＝9∶28。
12．A。解析：由題圖可知，兩個反應生成的氫氣一樣多，說明兩種金屬提供的電子數目一樣多，則鎂、鋁的物質的量之比為3∶2，質量之比為4∶3, A項正確、B項錯誤；鎂、鋁的摩爾質量之比為8∶9，C項錯誤；由于反應生成的氫氣一樣多，則消耗硫酸的物質的量之比為1∶1，D項錯誤。
13．B。解析：因為等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應時，產生H2的體積之比為1∶1，足量的鋁分別與等物質的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生H2的體積之比為1∶3，而今產生H2的體積之比：<<1，所以反應的情況為甲中鹽酸不足，乙中氫氧化鈉過量，故選B。
14．C。解析：鋁與氯化鈉溶液不反應，由2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑可知，Al～3H＋～H2，Al～OH－～H2，即1 mol 鋁消耗氫氧化鈉1 mol、硫酸1.5 mol 、氯化氫3 mol。
15．A。解析：鈉和鋁投入足量水中發生反應：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由方程式可知，a mol的鈉反應生成a mol氫氧化鈉，生成氫氣0.5a mol；a mol氫氧化鈉與a mol鋁恰好反應生成a mol偏鋁酸鈉，同時生成氫氣1.5a mol，溶液為偏鋁酸鈉溶液。假設反應前后溶液體積不變體積為V L，所以溶液的物質的量濃度為＝ mol·L－1。
16．C。解析：本題既考查了Na與H2O的反應，又考查了Al與NaOH的反應，應注意用關系式來進行計算。
由　2Na　～　2NaOH　～　H2↑
a mol a mol a/2 mol
2Al ～ 2NaOH～2NaAlO2～3H2↑
a mol a mol a mol 3a/2 mol
得50a＋m－(＋a)×2＝46a＋m
所以w(NaAlO2)＝×100%＝%。
17．A。解析：A．鋁與稀鹽酸和NaOH溶液反應的方程式是2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可見等質量的鋁分別投入過量的稀鹽酸和NaOH溶液中，反應生成的氣體在相同條件下體積相等，正確；B.有的金屬單質如Fe與水蒸氣發生反應生成Fe3O4和氫氣，錯誤；C.活潑的金屬或較活潑的金屬都能與酸反應，但Al、Zn也能與堿反應，錯誤；D.鈉比較活潑，但是將Na放入水中時是先與水發生置換反應，然后才是產生的堿再與溶液中的鹽發生復分解反應，而不能從溶液中置換出金屬活動順序表中鈉后面的金屬，錯誤。
18．C。解析：Cu與S反應生成Cu2S；Fe與Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮濕空氣中生成Fe2O3，比較疏松，不能保護內部金屬。
19．(1)NaOH溶液吸收CO2，罐內壓強減小，外界氣壓將易拉罐壓癟　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
(2)Al表面氧化膜溶解后，Al與NaOH溶液反應產生H2　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)干冰
解析：開始CO2溶于NaOH溶液，罐內氣壓減小，外界氣壓將易拉罐壓癟。之后鋁制的易拉罐與NaOH溶液反應，產生H2，罐內壓強又增大，易拉罐又鼓起。
20．(1)甲　甲組增加鎂鋁合金的質量，生成氫氣的量增加，而乙組不能
(2)2 mol·L－1
(3)0.01 mol　1∶1
解析：(1)對比甲、乙數據，合金質量為765 mg時生成的H2比甲中多，說明甲中鹽酸過量，對比乙、丙數據，加1 020 mg 合金時H2的體積不變，說明加入765 mg合金時鹽酸已完全反應。甲組鹽酸過量，原因是甲組增加鎂鋁合金的質量，生成氫氣的量增加，而乙組不能。
(2)加入鎂鋁合金足量時，最多只能生成672 mL的H2，說明鹽酸最多只能產生672 mL的H2，氣體的物質的量為＝0.03 mol，根據化學方程式，可計算出HCl的物質的量為0.03 mol×2＝0.06 mol，鹽酸的物質的量濃度為＝2 mol·L－1。
(3)由于甲組中鹽酸是過量的，所以用甲組來計算，設Mg的物質的量為x，Al的物質的量為y，生成氣體的物質的量為＝0.025 mol，依題意得：24x＋27y＝0.510 g，x＋y＝0.025 mol，兩式聯立，解方程組得x＝0.01 mol，y＝0.01 mol，所以Mg、Al的物質的量之比為1∶1。
21．(1)Al　HCl　Fe(OH)2　
(2)①產生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色　
②2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　
③2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋　
④4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：由以上推斷可知A是Na，B是Al，C是Fe，D是NaOH，E是鹽酸，F是FeCl2，G是FeCl3，H是Fe(OH)2，I是Fe(OH)3。
(1)根據上述分析可知B為Al，丙為HCl，H為Fe(OH)2。
(2)①D是NaOH，F是FeCl2，二者發生復分解反應生成氫氧化亞鐵白色沉淀，氫氧化亞鐵不穩定，易被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，因此在空氣中混合的現象為：產生白色沉淀，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色；②反應③是Al與NaOH溶液反應產生NaAlO2和氫氣，反應的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；③FeCl2具有還原性，Cl2具有強氧化性，二者發生氧化還原反應產生FeCl3，所以反應⑦的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋；④Fe(OH)2不穩定，容易被氧氣氧化產生Fe(OH)3，所以反應⑥的化學方程式為4Fe(OH)2＋ O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
22．(1)由0價變為＋3價　鋁　
(2)1∶1　3∶1　
(3)2∶3
解析：(3)由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知：
①1 mol鋁消耗3 mol氯化氫，生成 mol 氫氣；
②1 mol鋁消耗1 mol氫氧化鈉，生成 mol氫氣。
③5.4 g(即0.2 mol)鋁與0.4 mol鹽酸(不足量)反應時，生成氫氣0.2 mol;
④5.4 g(即0.2 mol)鋁與0.4 mol氫氧化鈉溶液(過量)反應時，生成氫氣0.3 mol。
23．(1)0.4 mol　
(2)0.4 mol　0.8 mol·L－1　
(3)13.44 L
解析：根據物質的量、摩爾質量和質量之間的等式關系n＝，能求出Al的物質的量。由反應的化學方程式能求出參加反應的NaOH和生成H2的物質的量，則能求出NaOH溶液的物質的量濃度及標準狀況下H2的體積。n(Al)＝＝0.4 mol，設參加反應的NaOH的物質的量是n，生成標準狀況下H2的體積是V，則：
2Al　＋　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 2 mol 3×22.4 L
0.4 mol n V
則＝，n＝0.4 mol, c(NaOH)＝＝0.8 mol·L－1；＝，V＝13.44 L。
24．(1)氫氧化鈉溶液
(2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜
(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(4)　
(5)偏小
解析：鋁鎂合金中二者都與酸反應，但鋁與堿反應而鎂不與堿反應，所以A中的試劑應選擇氫氧化鈉溶液。
鋁的相對原子質量可利用產生的氫氣求解，
M＝＝＝。
如果在實驗過程中未洗滌固體，則殘留物質量偏大，鋁的質量偏小，則測得鋁的質量分數結果偏小。
25．(1)2H2O＋2Al＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑　
(2)97 mL　
(3)偏大
(4)不需要　
(5)①冷卻至室溫再讀數　②讀數時，使量氣管左右液面相平
(6)充分灼燒后固體粉末的質量　
(7)是
解析：(2)鋁鎂合金中鎂的質量分數至少為3%時，5.4 g鋁鎂合金粉末樣品中鋁的質量為5.4 g×(1－3%)＝5.4 g×97%，則：
2Al　＋　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 2
n(NaOH)
所以n(NaOH)＝0.194 mol，需要NaOH溶液的體積V＝＝0.097 L＝97 mL；為保證合金充分反應，NaOH溶液的體積V≥97 mL。(3)鎂上會附著NaAlO2等物質，未洗滌導致測定的鎂的質量偏大，鎂的質量分數將偏大。
(4)因為氯化氫極易溶于水，揮發的氯化氫不影響氫氣體積的測定結果，所以不需要加除酸霧裝置。(5)反應中裝置的氣密性、合金是否完全溶解、量氣裝置的使用都會影響測定結果。因此為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題有：檢查裝置的氣密性，加入足量鹽酸，調整量氣管C的高度，使C中液面與B中液面相平，待冷卻至室溫再讀取體積等。
(6)Mg、Al均與氧氣反應生成金屬氧化物，則還需測定生成物的質量，才能計算出Mg的質量分數。
(7)若用空氣代替O2進行實驗，會發生反應：3Mg＋N2Mg3N2,2Mg＋CO22MgO＋C，對測定結果會有影響。
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