10-11高中化学课时讲练通课件：4.2.1 铝 金属材料（鲁科版必修1）

(共68张PPT)
【典例1】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成氢气的体积比为 5∶6,则甲、乙烧杯中的反应情况可能分别是
A.甲、乙中都是铝过量
B.甲中铝过量，乙中碱过量
C.甲中酸过量，乙中铝过量
D.甲中酸过量，乙中碱过量
【思路点拨】解答本题时要从以下两点入手
（1）依据两个反应方程式。
（2）假设铝或酸过量分析产生氢气的关系。
【自主解答】选B。
【典例2】把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中逐滴加入1.00 mol·L-1 HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示。
（1）A点的沉淀物的化学式为＿＿，理由＿＿。
（2）写出A点至B点发生反应的离子方程式＿＿＿＿。
（3）原混合物中MgCl2的质量是＿＿ g，AlCl3的质量是 ＿＿＿g，NaOH的质量是＿＿＿g。
（4）C点HCl溶液的体积为＿＿＿mL。
【思路点拨】1.要考虑到NaOH是过量的，刚开始加入10 mL盐酸没有现象即可说明。
2.再加盐酸，沉淀量增加，要考虑到［Al(OH)4］-与H+反应分两个阶段。
【自主解答】（1）加入10.0 mL HCl溶液后沉淀才增
加，说明加入10.0 mL HCl溶液正好把过量的NaOH中和
掉，故A点的沉淀物只有Mg（OH）2。
（2）A B，［Al（OH）4］-刚好生成Al（OH）3，
反应为［Al（OH）4］-+H+ ==== Al（OH）3↓+H2O。
（3）n（MgCl2）=n［Mg（OH）2］=
=0.02 mol,
m(MgCl2)=0.02 mol×95 g·mol-1=1.90 g,
n（AlCl3）=n{［Al（OH）4］-}=n(HCl)10.0～30.0
=1.00 mol·L-1×(30.0 mL-10.0 mL)×10-3 L·mL-1
=0.02 mol，
m(AlCl3)=0.02 mol×133.5 g·mol-1=2.67 g,
n（NaOH）=2n（MgCl2）+4n（AlCl3）+1.00 mol·L-1
×0.01 L=0.13 mol,m(NaOH)=0.13 mol×
40.0 g·mol-1=5.20 g。
（4）从B C，加入的HCl溶液刚好把Mg（OH）2、
Al（OH）3溶解掉。n（HCl）=30.0 mL×10-3 L·mL-1
×1.00 mol·L-1+2n［Mg（OH）2］+3n［Al（OH）3］
=0.13 mol;V(HCl)= 。
答案：(1)Mg(OH）2 加入10.0 mL HCl溶液恰好中和过量的NaOH，再加HCl溶液沉淀增多，说明
［Al(OH)4］-转化为Al（OH）3，故A点沉淀为Mg(OH)2
（2）［Al（OH）4］-+H+ ==== Al（OH）3↓+H2O
（3）1.90 2.67 5.20 (4)130
知识点一：铝与铝合金
1.下列说法中错误的是（ ）
A.可以用铝壶烧开水
B.铝盆不可长期盛放食醋、碱面
C.炒菜时不要把铝锅与铁铲一起使用
D.用铝制餐具有利于身体健康
【解析】选D。铝可与醋酸、碱液反应，铁铲与铝锅摩擦会使铝元素释放到菜中，铝元素会在人的大脑中富集，从而对人体产生危害。故D的描述是错误的。
2.将等物质的量的镁和铝相混合，平均分成四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A.3 mol·L-1HCl
B.4 mol·L-1HNO3
C.8 mol·L-1NaOH
D.18 mol·L-1H2SO4
【解析】选A。Mg、Al与盐酸反应都能放出H2；稀硝酸与Mg、Al反应但都不产生H2;Al与NaOH溶液反应产生H2，但Mg不反应；Al在18 mol·L-1浓硫酸中钝化，而Mg虽反应却并不产生H2。
3.向一金属铝的易拉罐内充满CO2，然后向罐内注入足量NaOH溶液，立即用胶布封严罐口，过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起，解释上述实验现象：
（1）罐壁内凹而瘪的原因：＿＿＿＿＿＿＿，
反应方程式：＿＿＿_____________＿＿＿＿。
（2）罐壁重新鼓起的原因：＿＿＿＿＿＿＿，
反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿_____________。
解题提示：铝制品的表面都会有一层Al2O3薄膜，反应时会先与氧化膜反应，然后才会和Al反应。
【解析】易拉罐中的碱，会吸收其中充有的CO2，而导致罐内气压减小，罐壁会内凹；Al会与NaOH溶液反应生成H2，罐内压强增大，又会重新鼓起来。
答案：（1）CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，使得罐内气压小于外界大气压 2NaOH+CO2 ==== Na2CO3+H2O
（2）过量的NaOH与铝罐反应生成H2，使罐内气压等于或大于外界大气压 2Al+2NaOH+6H2O ====
2Na［Al（OH）4］+3H2↑
知识点二：铝的化合物
4.下列关于Al(OH)3的性质叙述中错误的是（ ）
A.Al(OH)3是两性氢氧化物
B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物
C.能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素
D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸
【解析】选D。Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于强酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但不能溶于氨水等弱碱。
5.下列变化不可能通过一步实验直接完成的是（ ）
A.Al（OH）3 Al2O3
B.Al2O3 Al（OH）3
C.Al ［Al（OH）4］-
D.Al3+ Al（OH）3
【解析】选B。Al（OH）3加热分解可直接得Al2O3，Al与强碱溶液反应可得［Al（OH）4］-，Al3+遇碱可直接得
Al（OH）3，Al2O3难溶于水，不能通过一步反应得
Al（OH）3，应将Al2O3与酸或碱反应得Al3+或
［Al（OH）4］-，再与碱或酸反应，才能得Al（OH）3。
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.铝合金在日常生活、航空航天和汽车制造等方面均有广泛用途。下列关于铝的说法不正确的是（ ）
A.铝的表面容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好
B.常温下不与任何酸、碱反应
C.铝元素在地壳中的含量高，储量丰富
D.工业上可以用电解法冶炼铝
【解析】选B。铝既能和强酸反应，又能和强碱反应。
2.下列各种物质既能与强酸反应又能与强碱反应的是
( )
①Al ②AlCl3 ③Na［Al(OH)4］ ④Al(OH)3
⑤Al2O3 ⑥NaHCO3
A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤
C.④⑤ D.①④⑤⑥
【解析】选D。铝与酸反应生成铝盐和氢气，与碱反应生成Na［Al(OH)4］和氢气；Al(OH)3和Al2O3显两性；NaHCO3与酸反应生成二氧化碳，与碱反应生成正盐。
3.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是
（ ）
A.Al B.Al（OH）3
C.AlCl3 D.Al2O3
【解析】选A。Al、Al（OH）3、AlCl3、Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式分别为2Al+2NaOH+6H2O====
2Na［Al(OH)4］+3H2↑,Al(OH)3+NaOH====
Na［Al(OH)4］， AlCl3+4NaOH====Na［Al(OH)4］
+3NaCl，Al2O3+2NaOH+3H2O ==== 2Na［Al（OH）4］
A项，m（Al）∶m（NaOH）=27∶40;
B项，m［Al（OH）3］∶m（NaOH）=78∶40；
C项，m（AlCl3）∶m（NaOH）=33.375∶40；
D项，m（Al2O3）∶m（NaOH）=51∶40；
所以相同质量的各物质，消耗碱量最多的是Al。故选A。
4.等质量两份铝分别与足量稀硫酸和NaOH溶液作用，若消耗的两溶液的体积相等，则两溶液的物质的量浓度之比为( )
A.3∶2 B.2∶3 C.2∶1 D.1∶2
【解析】选A。Al～1.5H2SO4,Al～NaOH,两溶液的物质的量浓度之比为1.5∶1=3∶2。
5.某混合溶液中含有MgCl2的浓度为2 mol/L,含AlCl3的浓度为3 mol/L,将此溶液200 mL中的Mg2+转化为沉淀分离出来，至少需要4 mol/L的NaOH溶液的体积
（ ）
A.0.2 L B.0.5 L C.0.65 L D.0.8 L
【解析】选C。由题意可知，混合溶液中含Mg2+
0.4 mol、Al3+0.6 mol,要保证Mg2+完全沉淀且分离出来，则应把Al3+转化成的沉淀Al(OH)3完全溶解。故向混合液中加4 mol/L的NaOH溶液，与之反应，则至少加入NaOH 2.6 mol,则溶液体积为2.6 mol/4 mol/L=
0.65 L,所以答案选C。
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
6.某铝合金（硬铝）中含有铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计了如下实验：（注：硅不与盐酸反应，也不溶于水。）
(1)补全上述①②③④各步反应的离子方程式
①Mg+2H+ ==== Mg2++H2↑,＿＿＿＿＿＿＿;
②H++OH- ==== H2O,Mg2++2OH- ==== Mg(OH)2↓,＿＿;
③＿＿,CO2+［Al(OH)4］- ==== Al(OH)3↓+HCO3-;
④2Al(OH)3 Al2O3+H2O
(2)该样品中铝的质量分数是＿＿。
（3）第②步中加入NaOH溶液不足时，会使测定结果
（ ）
第④步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时,会使测定结果
（ ）
A.偏高 B.偏低 C.不影响
△
====
【解析】 硬铝中的铝、镁与盐酸反应得到MgCl2、
AlCl3溶液，再与足量NaOH溶液反应Mg2+全部沉淀，而
Al3+先转化为Al(OH)3沉淀，而后Al(OH)3又与过量的
NaOH溶液反应转化为Na［Al(OH)4］溶液，再向溶液中
通入足量CO2，其中［Al(OH)4］-又转化为Al(OH)3沉
淀，灼烧变为Al2O3。
（2）最终得到Al2O3的质量为bg,则由2Al～Al2O3可求
出样品中铝的质量：m(Al)= ,故样品中铝的质量
分数是： ； （3）第②步中若NaOH溶液不足，
则有部分Al以［Al(OH)4］-的形式留在溶液中，最终得到固体质量偏小，则使铝的测定结果偏低；第④步中的沉淀若没有洗涤，则沉淀表面会附着有NaCl、Na2CO3等，最终得到固体质量偏大，则使铝的测定结果偏高。
答案：（1）①2Al+6H+====2Al3++3H2↑ ②Al3++4OH- ==== ［Al(OH)4］- ③CO2+OH- ==== HCO3-
(2) (3)B A
1.（5分）向100 mL 2 mol/L的AlCl3溶液中,逐滴加入NaOH溶液100 mL时产生沉淀7.8 g,则加入的NaOH溶液的物质的量浓度是（ ）
A.1 mol/L B.1.5 mol/L
C.4 mol/L D.7 mol/L
【解析】选D。7.8 g Al（OH）3的物质的量为
0.1 mol，向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，有关反应方程式为：
Al3++3OH- ==== Al（OH）3↓
Al（OH）3+OH- ==== ［Al（OH）4］-
①若NaOH不足：设参加反应的NaOH的物质的量为
n（NaOH），则有
Al3++3OH- ==== Al（OH）3↓
3 1
n（NaOH） 0.1 mol
n（NaOH）=0.3 mol，
c（NaOH）=0.3 mol÷0.1 L=3 mol/L
②若NaOH过量：Al3+全部沉淀为Al(OH)3，过量的
NaOH溶液溶解部分Al(OH)3，只剩余0.1 mol
Al（OH）3沉淀。
设使Al3+全部沉淀需要NaOH的物质的量为n1(NaOH)，
溶解部分Al(OH)3需要NaOH的物质的量为n2(NaOH)，
则有
Al3+ + 3OH- ==== Al（OH）3↓
1 3 1
0.2 mol n1（NaOH） 0.2 mol
n1（NaOH）=0.6 mol，
Al（OH）3+OH- ====［Al（OH）4］-
1 1
0.1 mol n2（NaOH）
n2（NaOH）=0.1 mol，c（NaOH）=（0.6 mol+
0.1 mol）/0.1 L=7 mol/L。
故正确答案为D。
2.(15分)一块镁铝合金放入100 mL浓度未知的盐酸中，合金全部溶解。向反应后的溶液中滴加1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量变化如图所示。
求：(1)该合金中镁及铝的物质的量各是多少？
（2）原盐酸的浓度是多少？
【解析】一开始没有沉淀，说明盐酸有剩余，盐酸与NaOH反应完后，NaOH才和MgCl2和AlCl3反应生成沉淀Mg(OH)2和Al(OH)3,当沉淀完全后再加NaOH,Al(OH)3又溶解，最后只有Mg(OH)2沉淀。
在0～10段:HCl + NaOH ==== NaCl+H2O
1 mol 1 mol 1 mol
在10～60段：MgCl2 + 2NaOH ==== 2NaCl +Mg(OH)2↓
1 mol 2 mol 2 mol 1 mol
AlCl3 + 3NaOH ==== 3NaCl+Al(OH)3↓
1 mol 3 mol 3 mol 1 mol
在60～70段，Al(OH)3+NaOH ==== Na［Al(OH)4］
1 mol 1 mol 1 mol
（1）由方程式知：
n(Al)=n(Al3+)=n［Al(OH)3］=(70 mL-60 mL)×
10-3L/mL×1 mol/L=0.01 mol
n(Mg)=n(Mg2+)=n［Mg(OH)2］
=
=0.01 mol
(2)在60 mL时，溶液中Mg2+和Al3+已完全沉淀，溶液中只有NaCl，则n（Na+）=n（Cl-）
即n(NaOH)=n(HCl)
所以c(HCl)=
=0.6 mol/L
也可以用Mg、Al消耗的盐酸加上剩余的盐酸来计算。
答案：（1）Al：0.01 mol Mg:0.01 mol
（2）0.6 mol/L