学年人教版必修1 第3章第2节 几种重要的金属化合物第2课时 作业.docx
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学年人教版必修1第3章第2节几种重要的金属化合物第2课时作业
第2节几种重要的金属化合物
第2课时
基础巩固
一、选择题
1.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中,逐滴加入稀氢氧化钠溶液,直至过量。
下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀物的量(y)的关系示意图正确的是( C )
解析:
向硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,发生的反应有:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O。
即加入NaOH溶液后,Mg2+、Al3+分别生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,待沉淀完全后,再加入NaOH溶液时,Mg(OH)2不变,而Al(OH)3不断溶解,最后完全变为AlO
。
综上所述,沉淀物的变化趋势是先增加,然后减少,到某一时刻开始保持不变。
2.在溶液中能共存,加入强碱溶液有沉淀析出,加入强酸溶液能放出气体的是( D )
A.Na+、AlO
、Cl-、SO
B.K+、Ba2+、NO
、SO
C.Al3+、Ca2+、Na+、Cl-D.Na+、Mg2+、SO
、HCO
解析:
A项加入碱,不能生成沉淀;加入酸,无气体放出。
B项Ba2+与SO
不能大量共存。
C项加入酸无气体放出。
D项加入碱,生成Mg(OH)2沉淀;加入酸,生成CO2气体。
3.下列各组物质的稀溶液相互反应,无论是前者滴入后者,还是后者滴入前者,反应现象都相同的是( A )
A.NaHSO4和Ba(OH)2B.AlCl3和NaOH
C.NaAlO2和H2SO4D.Na2CO3和H2SO4
解析:
A项,现象相同,都是产生白色沉淀BaSO4。
B项,NaOH溶液滴入AlCl3溶液中,先产生白色沉淀,滴加至过量时沉淀溶解;AlCl3溶液滴入NaOH溶液中,开始无明显现象,滴加至过量时产生白色沉淀。
C项,H2SO4溶液滴入NaAlO2溶液中,先产生白色沉淀,滴加至过量时沉淀溶解;NaAlO2溶液滴入H2SO4溶液中,开始无明显现象,滴加至过量时产生白色沉淀。
D项,Na2CO3溶液滴入H2SO4溶液中立即有气体生成,H2SO4溶液滴入Na2CO3溶液中开始无现象后有气泡。
4.只用试管和胶头滴管而不用其他试剂无法区别的一组溶液是( C )
A.KOH溶液和AlCl3溶液B.Na2CO3溶液和盐酸
C.AlCl3溶液和氨水D.盐酸和NaAlO2溶液
解析:
KOH和AlCl3、Na2CO3和HCl、HCl和NaAlO2三组物质都可能因反应物的量不同发生不同的反应,因而互相滴加方式不同而产生不同的现象,只用试管和胶头滴管而不用其他试剂就可以区别。
5.氢氧化铝可作为治疗胃酸过多的内服药,这是利用了氢氧化铝的( B )
A.酸性 B.碱性
C.两性 D.氧化性
解析:
氢氧化铝具有弱碱性,可以用于中和胃酸。
6.下列物质中既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( D )
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al
A.③④B.②③
C.①③④D.①②③④
解析:
Al2O3、Al(OH)3、Al都能与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3,都能与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2;NaHCO3与稀硫酸反应生成Na2SO4、CO2和H2O,与氢氧化钠溶液反应生成Na2CO3和H2O。
7.在AlCl3溶液中逐滴加入过量的氨水至溶液呈碱性,下列图中能表示该反应产生的沉淀质量W与加入氨水的体积V关系的是( C )
解析:
Al(OH)3不溶于氨水,开始阶段Al(OH)3的质量随氨水体积增大而增大,直到Al3+全部沉淀后,Al(OH)3的质量不再变化,C中图像符合题意。
8.(双选)向50mL1mol·L-1的Al2(SO4)3溶液中加入100mLKOH溶液,充分反应得到3.9g沉淀,则KOH溶液中溶质的物质的量浓度可能是( CD )
A.1mol·L-1B.3mol·L-1
C.1.5mol·L-1D.3.5mol·L-1
解析:
首先写出有关反应的化学方程式,根据所给的数据找出已知量和未知量的关系。
方法一:
根据Al3+的物质的量与沉淀Al(OH)3的物质的量比较可推测KOH的两种情况:
①加入溶液不足量时,n(KOH)=3n[Al(OH)3]=3×
g·mol-1=0.15mol,c(KOH)=
=1.5mol·L-1。
②当KOH溶液过量时,n(KOH)=4n(Al3+)-n[Al(OH)3]=0.4mol-0.05mol=0.35mol,
c(KOH)=
=3.5mol·L-1。
方法二:
用图像法求解,如图所示,当生成沉淀0.05mol时,①需KOH0.15mol;②需KOH0.35mol。
9.如图表示在某溶液中滴加Ba(OH)2溶液时,沉淀的物质的量随Ba(OH)2的物质的量的变化关系,该溶液的成分可能是( C )
A.MgSO4B.KAl(SO4)2
C.Al2(SO4)3D.NaAlO2
解析:
A项,MgSO4+Ba(OH)2===BaSO4↓+Mg(OH)2↓,沉淀不会减少,错误;B项,n[Al(OH)3]∶n(BaSO4)=1∶2,不符合图像,错误;C项,n[Al(OH)3]∶n(BaSO4)=2∶3,符合图像,正确;D项,NaAlO2与Ba(OH)2不反应,无明显现象,错误。
10.下列各组物质相混合后,可生成amol沉淀的是( B )
A.含amolNaAlO2的溶液与含amolAlCl3的溶液
B.含有amolNaAlO2的溶液通入amolCO2
C.含amolAlCl3的溶液与含2amolBa(OH)2的溶液
D.含amolAlCl3的溶液与含amolNaOH的溶液
解析:
A组中反应:
3NaAlO2+AlCl3+6H2O===4Al(OH)3↓+3NaCl
amolamol
amol
B组中反应:
NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3
amolamolamol
C组中反应:
2AlCl3+4Ba(OH)2===Ba(AlO2)2+3BaCl2+4H2O
amol2amol
D组中反应:
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
amolamol
mol
二、非选择题
11.某校化学兴趣小组用下图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2+、K+杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。
请回答下列问题:
(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,溶液中发生反应的离子方程式:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ 、 Al3++3OH-===Al(OH)3↓ 、 Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O 。
(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替,为什么?
__不能,因为在Al3+与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开__。
(3)溶液a中存在的离子有__Cl-、K+、AlO
、H+、OH-、Na+__;在溶液a中加入盐酸时需控制盐酸的量,为什么__因为氢氧化铝能与强酸反应,所以在加入盐酸沉淀AlO
时,需要控制盐酸的量,以防止部分铝转化成Al3+__;_为此,改进方法是__通入过量二氧化碳气体__。
解析:
(1)加入足量氢氧化钠溶液,Mg2+可与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,Al3+先与OH-反应生成Al(OH)3,生成的Al(OH)3继续与OH-反应生成NaAlO2和H2O;
(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替,因为在Al3+与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开;(3)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2+,但又引入了Na+,同时Al3+转化成了AlO
;因为氢氧化铝能与强酸反应,所以在加入盐酸沉淀AlO
时,需要控制盐酸的量,以防止部分铝转化成Al3+;氢氧化铝只能与强碱或强酸反应,因此可在溶液a中通入过量的二氧化碳气体。
12.A、B、C是单质,其中A是金属,B、C是气体,各种物质间的转化关系如图:
根据图示转化关系回答:
(1)写出下列物质的化学式:
A__Al__,B__O2__,乙__NaAlO2__,丁__Al(OH)3__。
(2)写出下列变化的方程式:
①A与NaOH溶液反应的化学方程式:
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 。
②甲与NaOH溶液反应的离子方程式:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O 。
解析:
常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al,所以A是Al,乙是NaAlO2,C是H2,甲是Al的化合物,可与NaOH溶液反应产生NaAlO2,可能是Al2O3,则丙是H2O,B是O2,所以甲一定是Al2O3;根据NaAlO2+CO2+2H2O===NaHCO3+Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3。
13.将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中,使合金全部溶解,向所得溶液中滴加5.0mol·L-1的NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。
试求:
(1)原合金中铝的质量分数。
(2)盐酸的物质的量浓度。
解析:
(1)由图像知m[Mg(OH)2]=11.6g,m[Al(OH)3]=(19.4-11.6)g=7.8g,则铝的质量分数为w(Al)=
×100%=
×100%=36%
(2)n[Al(OH)3]=7.8g÷78g·mol-1=0.1mol,由Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O知,溶解Al(OH)3所需要的NaOH的物质的量为0.1mol;由图像知沉淀达到最大值时,溶液中的溶质只有NaCl,即此时n(HCl)=n(NaOH)=0.180L×5.0mol·L-1-0.1mol=0.8mol,则c(HCl)=0.8mol÷0.1L=8.0mol·L-1。
能力提升
一、选择题
1.地壳中含量最高的金属元素与含量最高的非金属元素形成的化合物,可能具有的性质是( B )
A.具有很高的熔点,通常可用作耐高温的材料,熔融氢氧化钠可用此化合物制成的坩埚
B.既能与强酸反应生成对应的盐和水,也能与强碱反应生成对应的盐和水
C.溶于水可生成对应的水化物
D.与铁在高温下能发生置换反应
解析:
地壳中含量最高的金属为铝,含量最高的非金属为氧,二者形成两性氧化物Al2O3,Al2O3熔点高,不溶于水,与Fe不反应。
2.下列离子方程式书写错误的是( A )
A.AlCl3溶液中加入过量氨水:
Al3++4OH-===AlO
+2H2O
B.Al(OH)3溶于NaOH溶液中:
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
C.Al(OH)3溶于盐酸溶液中:
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
D.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
解析:
AlCl3溶液加入过量氨水,有Al(OH)3沉淀生成,Al(OH)3不溶于氨水。
3.把Ba(OH)2溶液滴入明矾的溶液中,使SO
全部转化成BaSO4沉淀,此时铝元素的主要存在形式是( C )
A.Al3+ B.Al(OH)3
C.AlO
D.Al3+和Al(OH)3
解析:
当SO
全部转化为BaSO4时,n(Al3+)∶n(OH-)=1∶4,Al3+生成AlO
。
4.由Al3+―→Al(OH)3―→AlO
―→
―→Al3+系列变化中,
中应填写的是( A )
A.Al(OH)3B.AlCl3
C.HClD.NaOH
解析:
由铝及其化合物转化关系可知,在AlO
中加入过量强酸才能实现转化为Al3+,其中间产物为Al(OH)3。
5.将物质X逐渐加入(或滴入)Y溶液中,其生成沉淀的物质的量与加入X的物质的量关系如下图所示,符合图示情况的是( C )
A
B
C
D
X
CO2
HCl
NaOH
AlCl3
Y
Ca(OH)2
NaAlO2
AlCl3
NaOH
解析:
石灰水中通入二氧化碳,先发生反应Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,生成CaCO3沉淀,当Ca(OH)2溶液反应完后,再继续通入CO2发生反应CO2+CaCO3+H2O===Ca(HCO3)2沉淀消失,所以前后两个过程CO2的物质的量之比为1∶1,故A错误;偏铝酸钠溶液中加入盐酸,先发生反应AlO
+H++H2O===Al(OH)3↓,生成Al(OH)3沉淀,当偏铝酸钠溶液反应完后,再继续加入盐酸发生反应Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,沉淀消失,所以前后两个过程HCl的物质的量之比为1∶3,故B错误;氯化铝溶液中加入氢氧化钠溶液,先发生反应Al3++3OH-===Al(OH)3↓,生成Al(OH)3沉淀,当氯化铝溶液反应完后,再滴入氢氧化钠溶液发生反应Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O沉淀溶解至最后消失,所以前后两个过程氢氧化钠的物质的量之比为3∶1,故C正确;氢氧化钠溶液中滴入氯化铝溶液,先发生反应Al3++4OH-===AlO
+2H2O,不生成沉淀,当氢氧化钠溶液反应完后,再滴入氯化铝溶液后发生3AlO
+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓,生成沉淀不溶解,所以前后两个过程氯化铝的物质的量之比为3∶1,故D错误。
6.现有200mLMgCl2和AlCl3的混合溶液,其中c(Mg2+)=0.2mol·L-1,c(Cl-)=1.3mol·L-1。
要使Mg2+完全转化成Mg(OH)2,并使Mg2+和Al3+分离,至少需要4mol·L-1的NaOH溶液( D )
A.140mLB.120mL
C.100mLD.80mL
解析:
由电荷守恒得c(Al3+)=
×(1.3mol·L-1-0.2mol·L-1×2)=0.3mol·L-1,所以溶液中n(Al3+)=0.06mol,n(Mg2+)=0.04mol,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Al3++4OH-===AlO
+2H2O得,至少需要n(OH-)=0.04mol×2+0.06mol×4=0.32mol,即所需4mol·L-1的NaOH溶液的体积至少为
=0.08L,即80mL。
7.一包白色粉末中可能含有Al(NO3)3、KOH、NaCl的一种或多种,某研究性学习小组为了探究该白色粉末的组成,依次做了以下实验:
第一步:
将该粉末加水溶解,得到澄清溶液;
第二步:
取该澄清溶液少量,逐滴加入盐酸至过量,先产生白色沉淀,后沉淀溶解;
第三步:
取第二步所得溶液少量,滴入AgNO3溶液,有白色沉淀出现。
则下列判断正确的是( B )
A.该粉末中一定含有Al(NO3)3、KOH、NaCl
B.该粉末中一定含Al(NO3)3和KOH,但不能确定是否含有NaCl
C.该粉末中一定含有NaCl,但不能确定是否含有Al(NO3)3、KOH
D.以上过程不能确定该溶液中含有哪种物质
解析:
由第二步实验的现象说明第一步所得到澄清溶液中含有AlO
,白色粉末中含有Al(NO3)3和KOH,同时因为第二步实验中加入盐酸引入Cl-,致使第三步实验检验出的Cl-不能确定是否是白色粉末含有,A、C、D不正确,B正确。
8.以Al2O3为原料制取氢氧化铝,最好的方法是( C )
A.将Al2O3溶于水
B.将Al2O3先溶于盐酸中,之后滴加氢氧化钠溶液
C.将Al2O3先溶于盐酸中,之后滴加氨水
D.将Al2O3先溶于NaOH溶液中,之后滴加盐酸
解析:
Al2O3不溶于水,也不与水反应,A项错误;氢氧化铝具有两性,能与强酸、强碱反应,B、D项错误。
二、非选择题
9.若用镁铝合金的废料、稀硫酸、稀盐酸、NaOH溶液制取MgCl2、Al2(SO4)3溶液,首先可将废料加入到__NaOH__溶液中,发生反应的化学方程式是 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 。
经过滤,将难溶物加入到__盐酸__中,可得到__MgCl2__溶液,反应的离子方程式是 Mg+2H+===Mg2++H2↑ ,然后向滤液中加入适量的__稀盐酸(或稀硫酸)__,反应的离子方程式为 AlO
+H2O+H+===Al(OH)3↓ 。
再过滤,将沉淀物加入到__稀硫酸__中,可得到__Al2(SO4)3__溶液,反应的离子方程式是 Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O 。
解析:
由于铝可与NaOH溶液反应,而镁不能,因此先用NaOH溶液把两者分开,然后分别用稀硫酸和稀盐酸制取MgCl2、Al2(SO4)3。
可表示为:
10.某溶液中可能含有H+、NH
、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO
等离子,当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时,发现生成沉淀的物质的量随加入的溶液中NaOH的物质的量的变化如右图所示:
(已知:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,且Fe(OH)3难溶于水;NH
+OH-===NH3·H2O)
(1)由此可知,该溶液中肯定含有的离子是__H+、NH
、Al3+、SO
__,且各离子的物质的量之比为__n(H+)∶n(NH
)∶n(Al3+)∶n(SO
)=2∶3∶1∶4__。
(2)肯定不含的阳离子是__Mg2+、Fe3+__。
解析:
开始加入2molNaOH时,溶液无沉淀产生,说明溶液中有H+,且其物质的量为2mol;因为最终沉淀完全溶解,所以溶液中无Mg2+、Fe3+,且产生沉淀和沉淀溶解所需的NaOH的物质的量之比为3∶1,所以溶液中有Al3+且其物质的量为1mol;当加入5~8molNaOH时,发生的反应为NH
+OH-===NH3·H2O,所以溶液中NH
为3mol,而阴离子SO
一定含有,根据电荷守恒知,2mol×1+1mol×3+3mol×1=n(SO
)×2,则n(SO
)=4mol。
11.A、B、C、D、E五种物质均含有某种常见金属元素,它们的转化关系如图所示,B为白色难溶固体,E易溶于水。
(1)写出化学式:
A__Al(OH)3__、B__Al2O3__、C__Al__、D__AlCl3__。
(2)写出下列反应的化学方程式:
B→C 2Al2O3
4Al+3O2↑ 。
B→D Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O 。
(3)写出下列反应的离子方程式:
A→D Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O 。
C→D 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 。
解析:
从转化关系图可知A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应,A受热能分解,故A、B、C分别是Al(OH)3、Al2O3和Al,D、E为AlCl3、NaAlO2。
12.铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量杂质)是提取铝的原料。
提取铝的工艺流程如下:
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O 。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式:
NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3 。
(3)若第①步加入的是盐酸,则发生反应的离子方程式为 Al2O3+6H+===2Al3++3H2O 。
解析:
铝土矿的主要成分是Al2O3,既可用氢氧化钠溶液溶解,也可用盐酸溶解,发生的离子反应分别为Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O,Al2O3+6H+===2Al3++3H2O,原方案中为保证把偏铝酸钠溶液中的铝元素完全转化为氢氧化铝沉淀,应通入足量的二氧化碳气体,所以发生的化学反应为NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3。
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