第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
◆ 知识点 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.[2024·浙江宁波北仑中学月考] 标准状况下,6.5 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气,下列比例式不正确的是 ( )
A.Zn+2HClZnCl2+H2↑
65 g 22.4 L
6.5 g x L
B.Zn+2HClZnCl2+H2↑
1 mol 1 mol
6.5 g g
C.Zn+2HClZnCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.1 mol x L
D.Zn+2HClZnCl2+H2↑
1 1
0.1 mol mol
2.在200 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体13.44 L,该NaOH溶液的浓度为 ( )
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
3.[2024·浙江宁波效实中学期中] 常温下,将0.23 g金属钠投入100 mL水中充分反应。下列说法正确的是 ( )
A.0.23 g金属钠中所含电子的总物质的量为0.01 mol
B.消耗水的质量为0.36 g
C.所得NaOH的物质的量为0.01 mol
D.生成气体的体积为0.112 L
4.现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物10.0 g,放入500 mL某浓度的硫酸溶液中,混合物完全溶解,当再加入200 mL 2.0 mol·L-1的NaOH溶液时,得到的沉淀最多,则所加硫酸溶液的浓度为 ( )
A.0.4 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1
C.1.2 mol·L-1 D.1.6 mol·L-1
5.[2024·浙江宁波镇海中学期末] 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3混合物中,加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)的气体。向所得溶液中加入KSCN溶液无红色物质出现。那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁 ( )
A.1.2 g B.5.6 g
C.2.8 g D.无法确定
6.向500 mL 2 mol·L-1的CuSO4溶液中插入一铁片,反应片刻后取出铁片,洗涤、烘干,称其质量比原来增加2.0 g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变) ( )
A.参加反应的铁的质量是14 g
B.析出的Cu的物质的量是0.25 mol
C.反应后溶液中c(CuSO4)=1.5 mol·L-1
D.反应后溶液中c(FeSO4)=1.5 mol·L-1
7.(1)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应,产生的氢气在相同条件下的体积比为 。
(2)等质量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应,产生的氢气在相同条件下的体积比为 。
(3)将物质的量均为0.2 mol的Na、Mg、Al分别投入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,三者产生的氢气在相同条件下的体积之比为 。
8.将标准状况下4.48 L的HCl气体溶于水形成100 mL溶液,然后与足量的铁屑充分反应。回答下列问题:
(1)参加反应的铁的质量为 。
(2)生成H2的体积(标准状况)为 。
(3)取反应后的溶液10 mL,其FeCl2的物质的量浓度为 ;溶液中Fe2+和Cl-的质量之比为 。
9.[2024·浙江温州中学期中] 将5.1 g镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中,得到5.6 L H2(标准状况),下列说法错误的是 ( )
A.该合金的硬度比纯铝的大
B.该合金中铝的质量分数为50%
C.该合金中镁和铝的物质的量之比为1∶1
D.铝是地壳中含量最多的金属元素
10.向10 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.a点时溶液中金属阳离子有Fe3+、Fe2+和Cu2+
B.b点时溶液中的离子反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+
C.原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1
D.原溶液中CuSO4的物质的量浓度为1 mol·L-1
11.将10 g由Mg、Zn、Fe组成的混合物与40 mL稀硫酸恰好完全反应,产生的氢气在标准状况下的体积为5.6 L,则三种金属的物质的量之和为 ( )
A.0.5 mol B.0.25 mol
C.0.1 mol D.0.125 mol
12.在加热条件下,将50.0 g MnO2加入100 mL 12.0 mol·L-1的浓盐酸中,经充分反应后,将剩余物质经过滤、洗涤、干燥,称得剩余固体的质量为m g,滤液(含洗涤液)体积为120 mL,若向滤液(整个过程不考虑盐酸挥发)中加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液,生成沉淀的质量为143.5 g。设NA为阿伏伽德罗常数的值,则下列分析正确的是( )
A.反应过程中转移电子总数为0.2NA
B.m=8.7
C.反应过程中起氧化作用的n(HCl)=0.4 mol
D.滤液中盐酸的浓度为 mol·L-1
13.已知Fe+SFeS,FeS+2HClFeCl2+H2S↑,2H2S+3O22SO2+2H2O。一定量的铁粉和过量硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,其收集得9 g水,则加入的铁粉质量为 ( )
A.14 g B.42 g
C.56 g D.28 g
14.将钠、铝混合物投入足量水(质量为100 g)中进行反应,若钠、铝的质量分别为46 g和27 g,充分反应后,下列说法正确的是 ( )
A.产生H2的物质的量为1.5 mol
B.溶液中的溶质只有Na[Al(OH)4]
C.金属完全溶解
D.反应后的溶液中Na[Al(OH)4]的质量分数为×100%
15.把13.7 g Na2CO3和NaHCO3的混合物加热到质量不再变化时,得到10.6 g残留固体。试求:
(1)原混合物中无水碳酸钠的质量是多少
(2)在原混合物中NaHCO3的质量分数是多少
(3)若把10.6 g残留固体全部溶于水,配成500 mL的溶液,则所得溶液中溶质的物质的量浓度是多少
16.铁粉和氧化铁粉末的混合物共48.8 g,加入700 mL的稀硫酸中,恰好完全反应,得到0.1 molH2,向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,溶液未见红色。求:
(1)混合物中铁和氧化铁的质量。
(2)原稀硫酸的物质的量浓度。
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.B [解析] 当物质的单位不一致时,要满足同种物质单位相同、不同物质之间存在定比关系,即上下单位一致、左右相当,B 项中比例式不正确。
2.B [解析] 铝粉与NaOH溶液发生反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此可得
n(NaOH)=n(H2)=×=0.4 mol,故该NaOH溶液的浓度为=2.0 mol·L-1。
3.C [解析] 0.23 g Na的物质的量为=0.01 mol,所含电子的总物质的量为0.01 mol×11=
0.11 mol,A错误;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑可知,0.01 mol Na消耗0.01 mol H2O,消耗水的质量为0.01 mol×18 g·mol-1=0.18 g,B错误;0.01 mol Na反应完全生成0.01 mol NaOH,C正确;0.01 mol Na反应完全生成0.005 mol H2,该选项没有说明是否为标准状况,不能计算生成氢气的体积,D错误。
4.A [解析] 题中涉及反应:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑、CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O;Al2(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3↓+3Na2SO4、CuSO4+2NaOHNa2SO4+Cu(OH)2↓、Fe2(SO4)3+6NaOH2Fe(OH)3↓+3Na2SO4,可能还发生反应H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O。当得到沉淀最多时,溶液中溶质只有Na2SO4,据此可得关系式:H2SO4~2NaOH,则有n(NaOH)=2n(H2SO4),即0.2 L×2.0 mol·L-1=2×0.5 L×c(H2SO4),解得c(H2SO4)=0.4 mol·L-1。
5.C [解析] 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3混合物中,加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中,加入KSCN溶液无红色物质出现,说明溶液中的溶质只有FeCl2。FeCl2中的氯元素来自盐酸,HCl的物质的量为0.1 mol,所以FeCl2的物质的量为0.05 mol,其中Fe2+为0.05 mol。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,得到的金属铁的物质的量即为0.05 mol,质量为2.8 g,C项正确。
6.D [解析] 发生反应Fe+CuSO4FeSO4+Cu,根据差量法得56 g∶8 g=m(Fe)∶2.0 g,解得m(Fe)=14 g,A正确;由于1 mol∶8 g=n(Cu)∶2.0 g,则有n(Cu)=0.25 mol,B正确;原溶液中n1(CuSO4)=0.5 L×2 mol·L-1=1 mol,反应中消耗n2(CuSO4)=0.25 mol,反应后溶液中c(CuSO4)==1.5 mol·L-1,C正确;反应中消耗Fe的物质的量等于析出Cu的物质的量,反应后溶液中c(FeSO4)==0.5 mol·L-1,D错误。
7.(1)1∶2∶3
(2)∶∶(或36∶69∶92)
(3)2∶1∶1
8.(1)5.6 g (2)2.24 L
(3)1 mol·L-1 56∶71
[解析] 根据化学方程式中各物质的化学计量数关系,找出各物质的不同物理量的关系,求算铁的质量和H2的体积,根据溶液中溶质的各粒子的守恒关系和溶质物质的量浓度计算,求出FeCl2的物质的量浓度和Fe2+、Cl-的质量比。
Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑
56 g (2×22.4) L 1 mol 22.4 L
m(Fe) 4.48 L c(FeCl2)×0.1 L V(H2)
(1)m(Fe)==5.6 g。
(2)V(H2)==2.24 L。
(3)反应后,溶液中FeCl2的物质的量浓度为c(FeCl2)==1 mol·L-1,取10 mL溶液,物质的量浓度不变,仍为1 mol·L-1。根据粒子守恒关系,2n(Fe2+)=n(Cl-),故Fe2+与Cl-的质量比为56∶(2×35.5)=56∶71。
9.B [解析] n(H2)==0.25 mol,设Mg的物质的量为x mol,则Al的物质的量为×(0.25-x) mol,依据质量守恒可得24 g·mol-1×x mol+27 g·mol-1××(0.25-x) mol=5.1 g,解得x=0.1,即Mg的物质的量为
0.1 mol,Al的物质的量为×(0.25-x) mol=0.1 mol。一般情况下,合金的硬度比它的成分金属大,则该合金的硬度比纯铝的大,A正确;该合金中铝的质量分数为×100%≈52.9%,B错误;镁和铝的物质的量都为0.1 mol,则该合金中镁和铝的物质的量之比为0.1 mol∶0.1 mol=1∶1,C正确;在地壳中,元素的含量占前三位的是氧、硅、铝,则铝是地壳中含量最多的金属元素,D正确。
10.D [解析] Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,铁首先和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,再和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,加入铁粉的质量为0.56 g时开始有剩余固体,则此时开始发生铁和硫酸铜的反应,加入1.68 g 铁粉时出现拐点,此时铁和硫酸铜反应完全,之后反应停止。a点时发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,此时Fe3+没有反应完,Cu2+没有反应,则溶液中金属阳离子有Fe3+、Cu2+和Fe2+,A正确;b点表示加入铁粉后,剩余固体的质量增加,此时发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+,B正确;根据不同阶段消耗铁粉的质量可知,原溶液中n(Fe3+)=2n(Fe)=2×=0.02 mol,n(Cu2+)==0.02 mol,所以原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1,C正确;原溶液中CuSO4的物质的量浓度为=2 mol·L-1,D错误。
11.B [解析] Mg、Zn、Fe与稀硫酸反应均生成+2价金属阳离子和氢气,根据反应规律可知,反应消耗1 mol金属均产生1 mol H2,现题给H2在标准状况下的体积为5.6 L,物质的量为=0.25 mol,则三种金属的物质的量之和为0.25 mol。
12.A [解析] 由题意知,反应中MnO2过量,随着反应进行,浓盐酸逐渐变为稀盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,故反应后溶液中的溶质有MnCl2、剩余HCl,反应后溶液中n剩(Cl-)=n(AgCl)==1 mol。反应前HCl总量n总(HCl)=100 mL×10-3 L·mL-1×12.0 mol·L-1=1.2 mol,则转化为Cl2的Cl-的物质的量n(Cl-)=n总(HCl)-n剩(Cl-)=1.2 mol-1 mol=0.2 mol,该部分氯元素化合价由-1价升高到0价,失去电子总物质的量为0.2 mol,故整个反应过程转移电子总数为0.2NA,A正确;由选项A分析知,生成的Cl2的物质的量n(Cl2)==0.1 mol,由反应比例关系:MnO2~Cl2知,参与反应的MnO2的物质的量n(MnO2)=n(Cl2)=0.1 mol,参与反应的m(MnO2)=
0.1 mol×87 g·mol-1=8.7 g,则剩余固体MnO2的质量m g=50.0 g-8.7 g=41.3 g,B错误;反应中部分HCl中氯元素化合价升高作还原剂,体现还原性,反应中没有HCl起氧化作用,C错误;根据反应比例关系:MnO2~4HCl~Cl2知,参与反应的HCl的物质的量n反(HCl)=4n(Cl2)=4×0.1 mol=0.4 mol,则剩余HCl的物质的量n余(HCl)=n总(HCl)-n反(HCl)=1.2 mol-0.4 mol=0.8 mol,滤液中盐酸浓度c== mol·L-1,D错误。
13.D [解析] 根据反应方程式可找出已知量与未知量的关系。
Fe~FeS~H2S~H2O
56 18
x 9 g
列式:=,解得x=28 g,即加入的铁粉为28 g。
14.C [解析] Na的物质的量为2 mol,Al的物质的量为1 mol,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,关系式有2Na~2NaOH,2Al~2NaOH~2Na[Al(OH)4],故2 mol Na生成2 mol NaOH,1 mol Al消耗1 mol NaOH。n总(H2)=nNa(H2)+nAl(H2),2Na~H2,2Al~3H2,故
nNa(H2)=n(Na)=1 mol,nAl(H2)=n(Al)= mol,产生H2的物质的量为2.5 mol,A错误;由于Na生成2 mol NaOH,1 mol Al消耗1 mol NaOH,溶液中的溶质有
Na[Al(OH)4]和未消耗的NaOH,B错误;Na完全反应,生成的NaOH将Al完全溶解,C正确;n(Na[Al(OH)4])=
1 mol,m(Na[Al(OH)4])=118 g,m(H2)=5 g,反应后的溶液中Na[Al(OH)4]的质量分数为×100%,D错误。
15.(1)设NaHCO3的质量为x,生成Na2CO3的质量为y,
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Δm
168 106 62
x y 13.7 g-10.6 g=3.1 g
解得x=8.4 g,y=5.3 g。
则原混合物中碳酸钠的质量为13.7 g-8.4 g=5.3 g。
(2)原混合物中碳酸氢钠的质量分数为×100%≈61.3%。
(3)残留固体为Na2CO3,故Na2CO3的物质的量为=0.1 mol,500 mL溶液中Na2CO3的物质的量浓度为=0.2 mol·L-1。
16.(1)根据题意发生的反应有
①Fe + H2SO4FeSO4+H2↑
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
②Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
③Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
Fe、Fe2O3全部转化为FeSO4,设Fe2O3的物质的量为x mol。
Fe2O3+ 3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
x mol 3x mol x mol
Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
x mol x mol 3x mol
则(0.1 mol+x mol)×56 g·mol-1+160 g·mol-1×x mol=48.8 g,解得x=0.2。
m(Fe)=(0.1 mol+0.2 mol)×56 g·mol-1=16.8 g,
m(Fe2O3)=0.2 mol×160 g·mol-1=32.0 g。
(2)c(H2SO4)==1.0 mol·L-1。第二节 金属材料
第1课时 合金
◆ 知识点一 合金 铁合金
1.下列关于合金的说法不正确的是 ( )
A.青铜是我国最早使用的合金
B.合金中可以含有碳等非金属
C.合金的熔点比各组分金属低
D.合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同
2.“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是 ( )
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
3.[2024·浙江宁波镇海中学期末] 2022年冬奥会和冬残奥会在北京举行,其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是 ( )
A.不锈钢是最常见的一种合金钢
B.不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,从而使其具有特殊性能
C.不锈钢中只含有金属元素,不含有非金属元素
D.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度,导致合金的硬度变大
◆ 知识点二 铝和铝合金 新型合金
4.下列关于新型合金材料的说法不正确的是 ( )
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好,强度大,可作人造骨骼
C.硬铝强度高、密度小、耐腐蚀,可用作航空材料
D.在合金中加入稀土金属,对改善合金的性能无太大影响
5.经研究发现,含有95%铝和5%镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气,整个反应中只消耗铝,而反应生成的Al2O3可回收再利用,这样不仅降低了制氢气的成本,而且方便快捷,这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确是 ( )
A.此合金一定比纯铝柔软
B.铝作为还原剂,有资源丰富的优势
C.合金与水反应的总化学方程式为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
D.合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用
6.下列关于铝及其合金的说法正确的是 ( )
A.常温下铝具有较强的抗腐蚀性,主要原因是铝不活泼
B.镁铝合金的密度大、强度高,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C.铝箔在空气中用酒精灯加热,可以观察到铝熔化了但并不滴落
D.向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片,一直观察不到气泡
7.[2024·浙江湖州二中月考] 金属材料对于促进生产发展、改善人类生活具有重要作用。下列说法错误的是 ( )
A.通过增加合金内原子层之间的相对滑动难度,使合金的硬度大于纯金属
B.纯铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点,常用于制造飞机外壳
C.储氢合金属于新型合金,可用于制造以氢气为燃料的汽车
D.不锈钢的合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni),具有很强的抗腐蚀能力
8.有两份铝屑,第一份与足量的稀盐酸反应,第二份与足量的NaOH溶液反应,产生氢气的体积(相同温度和压强)之比为1∶2,第一份铝屑与第二份铝屑的质量之比为( )
A.1∶2 B.1∶1
C.1∶3 D.2∶1
9.铝元素是地壳中含量最多的金属元素(约占地壳总量的7.73%),主要以铝土矿形式存在(主要成分是Al2O3)。要从铝土矿中提取铝,首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如图所示:
下列说法正确的是 ( )
A.碱溶①后,溶液中主要含有的阳离子为Na+和Al3+
B.酸化②通过量的CO2,反应的离子方程式为
2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
C.Al(OH)3受热分解,生成高熔点物质和水,常用作塑料的阻燃剂
D.灼烧③一般在坩埚中进行,电解④添加冰晶石(Na3AlF6)的目的是增强导电性
10.有一种优良的磁性合金材料,经查阅相关资料得知:主要成分是Al-Cu-Mg-Fe-Si合金。现取几小块合金碎片,进行如下探究性实验,其中现象、结论均正确的是(已知:Si和盐酸不反应) ( )
选项 实验方案 现象 结论
A 加入过量盐酸充分反应 有少量固体不溶 含有金属铜
B 加入过量盐酸充分反应 有气体产生 含有金属镁
C 加入盐酸溶解后,取上层清液,滴入过量氨水 产生白色沉淀 含有金属铝
D 用盐酸溶解后滴加少量氯水,再加入KSCN溶液 溶液呈红色 含有铁元素
11.某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%),设计如图所示装置进行实验。
(1)检查该装置气密性的方法是 。
(2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 。
(3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应,待反应停止后,读取量气管液面之前进行的操作是 。进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况),若量气管最大量程为50 mL,则固体M中铝的质量范围为 。此实验所采用的氢氧化钠溶液的浓度为0.1 mol·L-1,若要配制450 mL 氢氧化钠溶液,则称量氢氧化钠的操作是先 ,待天平平衡后,再 g砝码,在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。
(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸,则反应停止后量气管内气体体积 (填“>”“<”或“=”)V mL。
(5)若a=0.038,V=44.8(标准状况),该合金 (填“符合”或“不符合”)国家标准。
12.某合金废料主要含铁、铜、铝,为从合金废料中得到Fe2O3、Al2O3和金属Cu等产品,某化学兴趣小组按如图所示工艺流程进行实验(杂质不与稀硫酸反应)。提示:Al3++4OH-[Al(OH)4]-
请回答下列问题:
(1)固体A主要含有的物质是 。
(2)B到C发生反应的离子方程式为 ,溶液C中的阳离子主要有 。
(3)若D为NaOH,则溶液E中铝元素的存在形式是 (填化学式)。
(4)灼烧沉淀F时所用主要仪器之一是 (填序号)。
A.蒸发皿 B.烧杯
C.坩埚 D.试管
第二节 金属材料
第1课时 合金
1.D [解析] 青铜是铜锡的合金,是我国最早使用的合金,A正确;合金可以是几种金属的混合物,也可以是金属与非金属的混合物,合金中可以含有碳等非金属,B正确;合金属于混合物,通常硬度大、抗腐蚀,熔点比各组分金属要低,C正确;合金的化学性质一般与其成分金属的化学性质相同,物理性质不同, D错误。
2.C [解析] 生铁和钢都属于铁的合金,都是以铁为主的含碳合金,A项正确;钢中含碳量越高,硬度越大,韧性越低,反之,则硬度越低,韧性越高,B项正确;由题可知,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢,说明生铁的熔点比熟铁的熔点要低,C项错误;工业炼铁的原料之一是铁矿石,包括赤铁矿(Fe2O3)、 磁铁矿(Fe3O4)、 黄铁矿等,D项正确。
3.C [解析] 不锈钢属于合金,是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金,故A正确;不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,使其具有抗腐蚀的性能,故B正确;钢是铁和碳的合金,不锈钢中含有金属元素,还含有非金属元素碳,故C错误;合金的硬度大于纯金属的硬度,不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度,导致合金的硬度变大,故D正确。
4.D [解析] 镧镍合金能大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物,金属氢化物稍稍加热又容易分解,所以可用作储氢材料,故A正确;钛合金生物相容性好,强度大,常用作人造骨骼,故B正确;硬铝强度高、密度小、耐腐蚀,可用作航空材料,故C正确;在合金中加入稀土金属,能大大改善合金的性能,故D错误。
5.A [解析] 一般情况下,合金的硬度比其组成金属的硬度都大,故A错误;在此反应中,铝与水发生氧化还原反应生成了氧化铝,Al元素化合价升高,作还原剂,故B正确;在此反应中,铝与水发生反应生成氢气,化学方程式为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,故C正确;常温下,铝与水的反应缓慢,而加入镓、铟及锡后,化学反应速率变快,且镓、铟及锡的含量及化学性质均不发生变化,则镓、铟及锡可能是催化剂,故D正确。
6.C [解析] 由于铝比较活泼,铝表面易被空气中的氧气氧化生成一层致密的氧化铝薄膜,防止内部金属继续被氧化,故常温下铝具有较强的抗腐蚀性,A错误;镁铝合金的密度小、强度高,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料,B错误;铝箔在空气中用酒精灯加热,由于铝比较活泼,铝表面很容易被空气中的氧气氧化生成一层致密的氧化铝薄膜,而氧化铝的熔点很高,故可以观察到铝熔化了但并不滴落,C正确;铝表面有一层氧化铝薄膜,铝和氧化铝均可以和氢氧化钠溶液反应,故向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片,氢氧化钠溶液先与氧化铝反应,然后和内部铝反应,故过一段时间可观察到气泡,D错误。
7.B [解析] 合金中不同元素原子的半径大小不同,因此通过增加合金内原子层之间的相对滑动难度,使合金的硬度大于纯金属,A正确;合金的硬度大、抗腐蚀性强,硬铝具有强度大、质量轻、抗腐蚀能力强等优点,因此常用于制造飞机外壳,B错误;储氢合金属于新型合金,可以吸收并释放氢气,因此可用于制造以氢气为燃料的汽车,C正确;不锈钢是铁合金,其中添加的合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni),从而导致其具有很强的抗腐蚀能力,D正确。
8.A [解析] Al与稀盐酸、NaOH溶液反应,均存在定量关系:2Al~3H2↑,若产生氢气的体积(相同温度和压强)之比为1∶2,则消耗铝屑的质量之比为1∶2。
9.C [解析] 碱溶①后,氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠,溶液中主要含有的阳离子为Na+,A错误;酸化②通过量的CO2应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC,B错误;Al(OH)3受热分解,生成高熔点的Al2O3和水,所以Al(OH)3常用作塑料的阻燃剂,C正确;灼烧③一般在坩埚中进行,电解④添加冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔融温度,D错误。
10.D [解析] Cu、Si均不和盐酸反应,加盐酸有少量固体不溶,可能是Si,不一定有Cu,A错误;Mg、Al、Fe均可与盐酸反应产生氢气,B错误;加入盐酸溶解后,取上层清液,滴入过量氨水,生成的白色沉淀可能是氢氧化铝沉淀,也可能是氢氧化镁,C错误;铁单质与盐酸反应生成FeCl2,再加入的少量氯水将Fe2+氧化为Fe3+,铁离子遇KSCN溶液呈红色,实验可以证明含有铁元素,D正确。
11.(1)连接好装置,向水准管中注水,向下移动水准管,静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差,说明装置气密性良好
(2)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)冷却至室温,使量气管中液面与水准管中液面相平 小于等于0.04 g 在托盘天平左盘上放置一个小烧杯,称量小烧杯的质量 在托盘天平右盘上放置2
(4)> (5)符合
[解析] (1)采用“压强差法”检验装置的气密性:向水准管中注入水,向下移动水准管,静置片刻,若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差,说明装置的气密性良好。
(2)铝合金中合金元素为Mg、Al,合金样品中Al与NaOH溶液反应,离子方程式为2Al+2OH-+6H2O
2[Al(OH)4]-+3H2↑。(3)Al与NaOH溶液反应生成H2并放出热量,故读取量气管液面前要冷却至室温,移动水准管,使量气管和水准管中液面相平。(4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应,且都产生H2,故量气管内气体的体积大于V mL。(5)若a=0.038,V=44.8(标准状况),则有n(H2)=2×10-3 mol,结合反应可知,n(Al)=×10-3 mol,m(Al)=×10-3 mol×27 g·mol-1=0.036 g,从而可得该铝合金中铝的含量为×100%≈94.7%>78%,故符合国家标准。
12.(1)Cu(或铜)
(2)Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+ Fe3+、Al3+和H+
(3)Na[Al(OH)4] (4)C
[解析] (1)合金废料主要含铁、铜、铝,加入过量稀硫酸溶解,Fe、Al反应生成FeSO4、Al2(SO4)3,Cu不反应,则固体A为铜。(2)溶液B中含有FeSO4、Al2(SO4)3、H2SO4,通入足量Cl2可将Fe2+氧化成Fe3+,故溶液C中的阳离子主要有Fe3+、Al3+和H+。(3)若D为NaOH,由于Al3++4OH-[Al(OH)4]-,故溶液E中铝元素的存在形式是Na[Al(OH)4]。(4)沉淀F是Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3时要在坩埚中进行。
