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第二节 金属材料
第1课时 合金
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)生铁的熔点比铁低,但机械强度和硬度比铁高。( )
(2)铝合金的熔点比纯铝的高。( )
(3)镁、铝熔合成合金的过程发生了化学变化。( )
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。( )
(5)储氢合金属于金属氢化物材料。( )
(6)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜。( )
知识点1 合金
2.目前世界上用量最大、用途最广的合金是( )
A.铁合金
B.铝合金
C.铜合金
D.钛合金
3.[2020·揭阳高一检测]下列所用材料不属于合金的是( )
A.家用的铝窗
B.温度计用的水银
C.铸造用的黄铜
D.建筑用的钢筋
4.
碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料,下列有关它的叙述中错误的是( )
A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,无固定的熔沸点
B.它易导电、导热,具有延展性
C.它的熔沸点比Zn的低
D.它的硬度和强度比Cd的大
知识点2 铝和氧化铝
5.下列叙述中不正确的是( )
A.铝的化学性质很活泼,在空气中极易锈蚀
B.铝是比较活泼的金属,在化学反应中容易失去电子,表现出还原性
C.铝条投入稀硫酸中生成无色气泡
D.铝箔在空气中受热可以熔化,由于氧化膜的存在,熔化的铝并不滴落
6.用铝箔包裹0.1
mol金属钠,用针扎若干个小孔,放入水中,完全反应后,放出的气体体积(标准状况)为( )
A.无法确定
B.1.12
L
C.大于1.12
L
D.小于1.12
L
7.[2020·德州高一检测]若在加入铝粉能放出H2的溶液中,分别加入下列各组离子,肯定不能大量共存的是( )
A.Fe3+、SO、Cl-、Na+
B.Ba2+、Mg2+、CO、Cl-
C.SO、Na+、K+、CO
D.SO、K+、Cl-、OH-
8.某同学为了比较金属和合金的性质做了以下实验,并得到以下结论:
(1)比较黄铜片(铜锌合金)和铜片、焊锡(锡铅合金)和锡的光泽和颜色,将它们相互刻画,比较硬度。
性质比较
现象
黄铜
铜
焊锡
锡
颜色和光泽
黄色金属光泽
紫红色金属光泽
银白色金属光泽
银白色金属光泽
硬度
大
小
大
小
【探究问题】
①合金和金属的硬度有什么关系?
②请思考如何验证黄铜中含有金属锌?
(2)分别将铝片和铝合金投入氢氧化钠溶液中,发现都有气泡产生,且铝合金反应速率快。
【探究问题】
讨论合金的化学性质与成分金属相比,有没有差别?
9.
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。下列有关氧化铝的说法正确的是( )
A.Al2O3难溶于水,不跟水反应,所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D.Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
(限时30分钟)
一、选择题
1.
合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( )
A.狗头兽首铜像
B.柔性显示屏(基础材料:石墨烯)
B.柔性显示屏(基础材料:石墨烯)
C.流通硬币
D.潜水器外壳(钛、铝等)
D.潜水器外壳(钛、铝等)
2.下列关于合金的叙述中正确的是( )
A.合金是由两种或多种金属熔合而成的
B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C.合金在任何情况下都比单一金属性能优良
D.钢不属于合金
3.[2020·湛江高一检测]下列说法正确的是( )
A.铝的导电、导热性较好
B.铝制容器可盛放FeSO4溶液
C.镁最外层有2个电子,反应中易失去电子,表现氧化性
D.铝在常温和加热条件下与O2反应的产物不同
4.[2020·烟台高一检测]汞合金是目前使用较多的补牙材料。有专家对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外,还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是( )
A.汞合金是一种具有金属特性的物质
B.汞合金的强度和硬度比锡的大
C.汞合金的熔点比汞的低
D.汞合金的毒性远低于汞的毒性
5.[2020·济宁高一检测]等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应,放出氢气最多的是( )
A.NaOH溶液
B.稀硫酸
C.蔗糖溶液
D.NaCl溶液
6.[2020·汕头高一检测]哈大齐高铁的通车,标志我国高寒地区高铁技术领先世界,车厢大部分采用铝合金材料制造,这是因为铝合金( )
A.质地轻,强度大,抗腐蚀能力比较强
B.具有比较活泼的化学性质
C.各种成分在自然界中含量丰富,容易获取
D.比纯铝熔点高,耐高温
7.[2020·邵阳高一检测]氧化铝的熔点很高,常用于制造耐火材料,例如制作耐火坩埚。下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是( )
A.加热使CuSO4·5H2O失水
B.加热使KMnO4分解
C.加热熔化烧碱
D.加热分解碱式碳酸铜
8.[2020·桂林高一检测]下列离子方程式书写正确的是( )
A.铝粉投入NaOH溶液中:2Al+2OH-===2AlO+H2↑
B.铝粉投入盐酸中:Al+6H+===Al3++3H2↑
C.Al2O3与NaOH溶液反应:Al2O3+2OH-===2AlO+H2O
D.Fe与稀硫酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
9.据报道,某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作载热介质,有关说法不恰当的是( )
A.铝钠合金的熔点低于铝的熔点
B.若将铝钠合金投入一定量水中可得到无色澄清溶液,则合金中n(Al)≤n(Na)
C.将m
g不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中,若放出H2越多,则合金中铝的质量分数越小
D.将铝钠合金投入足量CuCl2溶液中,肯定有Cu(OH)2沉淀生成,也可能有铜析出
10.
若m
g
Al在足量氯气中燃烧,生成固体的质量为(m+21.3)
g,将m
g
Al投入总质量为95.2
g
NaOH溶液中恰好完全反应。下列判断正确的是( )
A.m=2.7
B.Al与Cl2反应的产物溶于水,所得溶液中加入足量氨水,先出现白色沉淀,后又溶解
C.若在原NaOH溶液中通入足量Cl2,理论上可生成0.2
mol
NaClO
D.Al与NaOH溶液反应后所得溶液中溶质的质量分数为16.4%
二、非选择题
11.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(1)下列物质不属于合金的是____(填字母,下同)。
A.明矾
B.硬铝
C.生铁
D.青铜
(2)根据下表中四种金属的熔、沸点,回答问题:
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.8
1
083
660
1
535
沸点/℃
883
2
567
2
467
2
750
其中不能形成合金的是__
__。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A.①②
B.①③
C.①④
D.②④
(3)镁铝合金与盐酸完全反应后,加入过量的氢氧化钠溶液,最后的结果是__
__。
A.没有沉淀物生成
B.只有氢氧化铝沉淀生成
C.只有氢氧化镁沉淀生成
D.有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
(4)有一镁铝合金,根据某同学的操作,回答下列问题:
①将合金与过量NaOH溶液反应,所得溶液中不存在的离子是__
__。
A.Na+
B.Mg2+
C.OH-
D.AlO
②将合金溶于过量的盐酸中,充分反应后,溶液中新生成的离子是__
__。
12.已知某合金中除铝外还可能含有铁和铜中的一种或两种,所含金属的质量分数都在5%以上。请设计合理的实验探究该合金中铁、铜的存在。
限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管、药匙、酒精灯、坩埚、坩埚钳、1
mol·L-1硫酸、新制氯水、2
mol·L-1
NaOH溶液、KSCN溶液。
完成以下实验探究过程:
(1)提出假设
假设1 该合金中除Al外还含有__
__元素;
假设2 该合金中除Al外还含有__
__元素;
假设3 该合金中除Al外还含有Fe、Cu元素。
(2)设计实验方案
基于假设3,设计出合理的实验方案。
(3)实验过程
根据(2)的实验方案,完成下列实验操作、预期现象与结论。
编号
实验操作
预期现象与结论
①
__
__
__
②
__
__
__
__
③
__
__
__
__
④
__
__
__
__
13.某课外活动小组,收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色,表面光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色;合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的金属10.0
g,放入足量稀H2SO4中,收集到标准状况下的H2
9.96
L;
(4)另取刮去表皮的金属10.0
g,放入足量NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2
9.96
L。
试据此判断,合金中一定含有的元素是__
__(写元素符号);下列元素可能含有的是__
__(填选项编号)。
a.Ag b.Mg c.Na d.Fe
如果该合金中,只含两种元素,它们的质量比是__
__。
14.某化学兴趣小组按照如下流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。
已知:偏铝酸盐与少量酸反应生成Al(OH)3,Al(OH)3可以溶于强酸生成铝盐。
(1)向镁铝合金中加NaOH溶液反应的离子方程式为
,金属X的原子结构示意图为
,固体A的化学式为__
__。
(2)写出硫酸铝在水中的电离方程式:
;操作②包含的步骤有蒸发浓缩、__
__、过滤、洗涤、干燥。
(3)该兴趣小组为测定镁铝合金中各组分的质量分数,设计如图装置,则需要测定的数据有__
__、__
__。
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第二节 金属材料
第1课时 合金
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)生铁的熔点比铁低,但机械强度和硬度比铁高。( √ )
提示:合金的熔点一般低于各成分金属,而硬度和机械强度比各成分金属高。
(2)铝合金的熔点比纯铝的高。( × )
提示:合金的熔点一般低于各成分金属。
(3)镁、铝熔合成合金的过程发生了化学变化。( × )
提示:合金熔合过程前后金属的化学性质不变,只发生物理变化。
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。( × )
提示:合金中金属的化学性质不变,生铁中的铁与纯铁的化学性质相同。
(5)储氢合金属于金属氢化物材料。( √ )
提示:储氢合金吸收氢气后生成金属氢化物。
(6)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜。( √ )
提示:氧化铝可以溶于氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为Al2O3+2OH-===2AlO+H2O。
知识点1 合金
2.目前世界上用量最大、用途最广的合金是( A )
A.铁合金
B.铝合金
C.铜合金
D.钛合金
解析:目前世界上用量最大的合金是铁合金即钢材。
3.[2020·揭阳高一检测]下列所用材料不属于合金的是( B )
A.家用的铝窗
B.温度计用的水银
C.铸造用的黄铜
D.建筑用的钢筋
解析:A.家用的铝窗是铝合金,不符合题意;B.温度计用的水银是金属汞单质,不是合金,符合题意;C.铸造用的黄铜是Cu的合金,不符合题意;D.建筑用的钢筋是铁合金,不符合题意。
4.
碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料,下列有关它的叙述中错误的是( A )
A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,无固定的熔沸点
B.它易导电、导热,具有延展性
C.它的熔沸点比Zn的低
D.它的硬度和强度比Cd的大
解析:碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金,只要比例确定,其组成就固定,因而有固定的熔沸点;合金具有比成分金属低的熔沸点、高的硬度和强度。
知识点2 铝和氧化铝
5.下列叙述中不正确的是( A )
A.铝的化学性质很活泼,在空气中极易锈蚀
B.铝是比较活泼的金属,在化学反应中容易失去电子,表现出还原性
C.铝条投入稀硫酸中生成无色气泡
D.铝箔在空气中受热可以熔化,由于氧化膜的存在,熔化的铝并不滴落
解析:A项,铝很活泼,易形成致密的氧化物保护膜,阻止内部铝继续被氧化;C项,Al与稀硫酸反应生成H2;D项,铝箔在空气中受热可以熔化,由于氧化铝的熔点高不熔化,熔化的铝并不滴落。
6.用铝箔包裹0.1
mol金属钠,用针扎若干个小孔,放入水中,完全反应后,放出的气体体积(标准状况)为( C )
A.无法确定
B.1.12
L
C.大于1.12
L
D.小于1.12
L
解析:首先发生的反应是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,标准状况下0.1
mol
Na与水反应产生的H2的体积为1.12
L,然后发生的反应是2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,此反应又能产生部分H2,故最后放出的H2的体积大于1.12
L。
7.[2020·德州高一检测]若在加入铝粉能放出H2的溶液中,分别加入下列各组离子,肯定不能大量共存的是( B )
A.Fe3+、SO、Cl-、Na+
B.Ba2+、Mg2+、CO、Cl-
C.SO、Na+、K+、CO
D.SO、K+、Cl-、OH-
解析:加入铝粉能放出H2的溶液既可能是酸性溶液,又可能是强碱性溶液,A.在碱性条件下Fe3+不能大量存在;B.中Ba2+、Mg2+与CO都不可大量共存;C.在碱性环境下可共存,酸性环境下CO不可大量存在;D.在碱性条件下可共存,酸性环境下OH-不可大量存在。
8.某同学为了比较金属和合金的性质做了以下实验,并得到以下结论:
(1)比较黄铜片(铜锌合金)和铜片、焊锡(锡铅合金)和锡的光泽和颜色,将它们相互刻画,比较硬度。
性质比较
现象
黄铜
铜
焊锡
锡
颜色和光泽
黄色金属光泽
紫红色金属光泽
银白色金属光泽
银白色金属光泽
硬度
大
小
大
小
【探究问题】
①合金和金属的硬度有什么关系?
提示:合金的硬度比纯金属的硬度大。
②请思考如何验证黄铜中含有金属锌?
提示:金属锌可以与酸反应产生氢气,故将黄铜投入盐酸中,若有气泡产生则证明含有金属锌。
(2)分别将铝片和铝合金投入氢氧化钠溶液中,发现都有气泡产生,且铝合金反应速率快。
【探究问题】
讨论合金的化学性质与成分金属相比,有没有差别?
提示:金属与非金属或金属与金属形成合金时,两者没有发生化学反应,各成分的化学性质没有发生改变。
9.
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。下列有关氧化铝的说法正确的是( D )
A.Al2O3难溶于水,不跟水反应,所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D.Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
解析:Al2O3虽然难溶于水,但是2Al(OH)3Al2O3+3H2O,Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同,所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物,A错误;金属氧化物不一定是碱性氧化物,Al2O3是两性氧化物,能与强酸、强碱反应,B、C错误,D正确。
(限时30分钟)
一、选择题
1.
合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( B )
A.狗头兽首铜像
B.柔性显示屏(基础材料:石墨烯)
B.柔性显示屏(基础材料:石墨烯)
C.流通硬币
D.潜水器外壳(钛、铝等)
D.潜水器外壳(钛、铝等)
解析:合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质,据此解答。狗头兽首铜像属于合金;柔性显示屏(基础材料:石墨烯)不属于合金;流通硬币属于合金;潜水器外壳(钛、铝等)属于合金。
2.下列关于合金的叙述中正确的是( B )
A.合金是由两种或多种金属熔合而成的
B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C.合金在任何情况下都比单一金属性能优良
D.钢不属于合金
解析:合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的,A项错误;在机械加工时,合金的性能一般较单一金属优良,但并不是任何情况下都是,如纯铝导电性比铝合金要强,C项错误;钢是铁碳合金,D项错误。
3.[2020·湛江高一检测]下列说法正确的是( A )
A.铝的导电、导热性较好
B.铝制容器可盛放FeSO4溶液
C.镁最外层有2个电子,反应中易失去电子,表现氧化性
D.铝在常温和加热条件下与O2反应的产物不同
解析:铝的导电、导热性较好,A正确;铝的活泼性大于铁,铝能与FeSO4溶液反应,B错误;镁最外层有2个电子,反应中易失去电子,表现还原性,C错误;铝在常温和加热条件下与O2反应都生成Al2O3,D错误。
4.[2020·烟台高一检测]汞合金是目前使用较多的补牙材料。有专家对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外,还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是( C )
A.汞合金是一种具有金属特性的物质
B.汞合金的强度和硬度比锡的大
C.汞合金的熔点比汞的低
D.汞合金的毒性远低于汞的毒性
解析:合金是一种具有金属特性的物质,A正确;合金的强度和硬度比成分金属的大,B正确;汞合金为固体,而汞为液体,C错误;汞合金的汞含量低,毒性远低于汞的毒性,D正确。
5.[2020·济宁高一检测]等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应,放出氢气最多的是( B )
A.NaOH溶液
B.稀硫酸
C.蔗糖溶液
D.NaCl溶液
解析:镁、铝都不与蔗糖溶液、NaCl溶液反应;镁、铝都与稀硫酸反应生成氢气,而只有铝与NaOH溶液反应生成氢气,故与足量的稀硫酸反应产生的氢气最多。
6.[2020·汕头高一检测]哈大齐高铁的通车,标志我国高寒地区高铁技术领先世界,车厢大部分采用铝合金材料制造,这是因为铝合金( A )
A.质地轻,强度大,抗腐蚀能力比较强
B.具有比较活泼的化学性质
C.各种成分在自然界中含量丰富,容易获取
D.比纯铝熔点高,耐高温
解析:车厢大部分采用铝合金材料制造,这是因为铝合金具有质地轻、强度大、抗腐蚀能力比较强的优点,A正确;铝合金的化学性质的确比较活泼,但与被用于制造高铁车厢没有必然联系,B错误;铝元素在地壳中含量居第三位,含量比较丰富,但因铝性质活泼,只能采用电解法制取,成本较高,并不容易获得,C错误;铝合金的熔点比纯铝的低,D错误。
7.[2020·邵阳高一检测]氧化铝的熔点很高,常用于制造耐火材料,例如制作耐火坩埚。下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是( C )
A.加热使CuSO4·5H2O失水
B.加热使KMnO4分解
C.加热熔化烧碱
D.加热分解碱式碳酸铜
解析:氧化铝能与强酸、强碱反应,所以用氧化铝材料制作的坩埚不能在强碱或强酸条件下使用。A、B、D选项均为加热盐类操作,且在操作过程中都没有强碱性、强酸性物质生成。
8.[2020·桂林高一检测]下列离子方程式书写正确的是( C )
A.铝粉投入NaOH溶液中:2Al+2OH-===2AlO+H2↑
B.铝粉投入盐酸中:Al+6H+===Al3++3H2↑
C.Al2O3与NaOH溶液反应:Al2O3+2OH-===2AlO+H2O
D.Fe与稀硫酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
解析:A项不满足质量守恒定律,应为2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑;B项电荷不守恒,应为2Al+6H+===2Al3++3H2↑;D项Fe与稀硫酸反应生成Fe2+,应为Fe+2H+===Fe2++H2↑。
9.据报道,某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作载热介质,有关说法不恰当的是( C )
A.铝钠合金的熔点低于铝的熔点
B.若将铝钠合金投入一定量水中可得到无色澄清溶液,则合金中n(Al)≤n(Na)
C.将m
g不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中,若放出H2越多,则合金中铝的质量分数越小
D.将铝钠合金投入足量CuCl2溶液中,肯定有Cu(OH)2沉淀生成,也可能有铜析出
解析:合金的熔点低于成分金属的熔点,所以铝钠合金的熔点低于铝的熔点,
A正确;铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液,说明钠和水反应生成的氢氧化钠足以将金属铝溶解,根据2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,则n(Al)≤n(Na),B正确;根据金属钠和金属铝与酸反应生成氢气量的关系:2Al~3H2,2Na~H2,等质量的金属钠和金属铝,金属Al产生的氢气量多,所以放出的H2越多,则铝的质量分数越大,C错误;铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀,金属铝也可能会置换出金属铜,D正确。
10.
若m
g
Al在足量氯气中燃烧,生成固体的质量为(m+21.3)
g,将m
g
Al投入总质量为95.2
g
NaOH溶液中恰好完全反应。下列判断正确的是( D )
A.m=2.7
B.Al与Cl2反应的产物溶于水,所得溶液中加入足量氨水,先出现白色沉淀,后又溶解
C.若在原NaOH溶液中通入足量Cl2,理论上可生成0.2
mol
NaClO
D.Al与NaOH溶液反应后所得溶液中溶质的质量分数为16.4%
解析:设生成NaAlO2的质量为x,生成H2的质量为y。由2Al+3Cl22AlCl3和2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑得关系式:
2Al ~ 2AlCl3
2NaAlO2~3H2~2NaOH
54
g 267
g
164
g 6
g 2
mol
m
g (m+21.3)
g x
y
n(NaOH)
====,解得:m=5.4,x=16.4
g,y=0.6
g,n(NaOH)=0.2
mol,则w(NaAlO2)=×100%=16.4%,A错误、D正确;向AlCl3溶液中加足量氨水,生成的白色沉淀不溶解,B错误;n(NaOH)=0.2
mol,由Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,0.2
mol
NaOH生成0.1
mol
NaClO,C错误。
二、非选择题
11.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(1)下列物质不属于合金的是__A__(填字母,下同)。
A.明矾
B.硬铝
C.生铁
D.青铜
(2)根据下表中四种金属的熔、沸点,回答问题:
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.8
1
083
660
1
535
沸点/℃
883
2
567
2
467
2
750
其中不能形成合金的是__B__。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A.①②
B.①③
C.①④
D.②④
(3)镁铝合金与盐酸完全反应后,加入过量的氢氧化钠溶液,最后的结果是__C__。
A.没有沉淀物生成
B.只有氢氧化铝沉淀生成
C.只有氢氧化镁沉淀生成
D.有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
(4)有一镁铝合金,根据某同学的操作,回答下列问题:
①将合金与过量NaOH溶液反应,所得溶液中不存在的离子是__B__。
A.Na+
B.Mg2+
C.OH-
D.AlO
②将合金溶于过量的盐酸中,充分反应后,溶液中新生成的离子是__Mg2+、Al3+__。
解析:(1)明矾属于化合物;硬铝中含铝、铜、镁、锰、硅等,生铁中主要含铁、碳,青铜中含有铜、锡、铅,它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时,它们就不可能熔合在一起形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应,Mg(OH)2不溶于NaOH溶液,而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。(4)①将镁铝合金加入NaOH溶液中,只有Al发生反应2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,镁不反应,溶液中不存在Mg2+。②将镁铝合金加入过量盐酸中,Mg与盐酸反应Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,Al与盐酸反应2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,则溶液中新生成的离子为Mg2+、Al3+。
12.已知某合金中除铝外还可能含有铁和铜中的一种或两种,所含金属的质量分数都在5%以上。请设计合理的实验探究该合金中铁、铜的存在。
限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管、药匙、酒精灯、坩埚、坩埚钳、1
mol·L-1硫酸、新制氯水、2
mol·L-1
NaOH溶液、KSCN溶液。
完成以下实验探究过程:
(1)提出假设
假设1 该合金中除Al外还含有__Cu__元素;
假设2 该合金中除Al外还含有__Fe(答案的顺序可交换)__元素;
假设3 该合金中除Al外还含有Fe、Cu元素。
(2)设计实验方案
基于假设3,设计出合理的实验方案。
(3)实验过程
根据(2)的实验方案,完成下列实验操作、预期现象与结论。
编号
实验操作
预期现象与结论
①
__用药匙取少许样品,加入试管A中,再用胶头滴管滴加NaOH溶液到试管A中至过量,充分反应后,静置,弃去上层清液,剩余固体备用__
__样品部分溶解,并有气体放出,说明有铝存在__
②
__往试管A的剩余固体中加入过量稀硫酸,充分反应后,静置。取上层清液于试管B中,剩余固体备用__
__固体部分溶解,并有气体放出,溶液呈浅绿色,可能含Fe__
③
__往试管B中加入少许新制氯水,再滴加KSCN溶液__
__溶液先变成棕黄色,加KSCN后显红色,结合②可知,一定含Fe__
④
__取出②剩余固体在坩埚中加热,将加热后的固体移入试管C中,再滴加稀硫酸__
__滴加稀硫酸后试管C中的固体溶解,溶液显蓝色,说明一定含Cu__
解析:(1)因该合金中除Al外还可能含有Fe和Cu中的一种或两种,故只有三种可能:除Al外,只含有Cu,只含有Fe或Cu和Fe都存在。(3)因题目明确提出,按照假设3进行实验。该合金中的三种金属中Al和Fe都可以和稀硫酸反应生成H2,Cu不与稀硫酸反应;Fe与Cu都不与NaOH溶液反应,只有Al与NaOH溶液反应。所以可先用NaOH溶液使Al溶解,再使不溶物与稀硫酸反应使Fe溶解为Fe2+,然后用新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,并用KSCN溶液证明含有Fe3+,最后将不溶物在坩埚中加热使Cu变为CuO,并用稀硫酸使之溶解,得到蓝色溶液证明含有Cu2+即可证明Cu的存在。
13.某课外活动小组,收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色,表面光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色;合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的金属10.0
g,放入足量稀H2SO4中,收集到标准状况下的H2
9.96
L;
(4)另取刮去表皮的金属10.0
g,放入足量NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2
9.96
L。
试据此判断,合金中一定含有的元素是__Cu、Al__(写元素符号);下列元素可能含有的是__a__(填选项编号)。
a.Ag b.Mg c.Na d.Fe
如果该合金中,只含两种元素,它们的质量比是__m(Cu)∶m(Al)=1∶4__。
解析:焰色反应呈绿色,表明此合金中含有铜。相等质量的合金分别与稀H2SO4、NaOH溶液反应,放出等体积的H2,表明该合金中含有铝,且不含其他比铜活泼的金属,否则与酸反应放出H2多。
2Al ~ 3H2
54
g 67.2
L
m(Al)
9.96
L
m(Al)≈8.0
g,则m(Cu)=10.0
g-8.0
g=2.0
g
m(Cu)∶m(Al)=1∶4。
14.某化学兴趣小组按照如下流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。
已知:偏铝酸盐与少量酸反应生成Al(OH)3,Al(OH)3可以溶于强酸生成铝盐。
(1)向镁铝合金中加NaOH溶液反应的离子方程式为 2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ ,金属X的原子结构示意图为 ,固体A的化学式为__Al(OH)3__。
(2)写出硫酸铝在水中的电离方程式: Al2(SO4)3===2Al3++3SO ;操作②包含的步骤有蒸发浓缩、__冷却结晶(降温结晶)__、过滤、洗涤、干燥。
(3)该兴趣小组为测定镁铝合金中各组分的质量分数,设计如图装置,则需要测定的数据有__氢气的体积__、__镁铝合金的质量(两空顺序可颠倒)__。
解析:
(1)向镁铝合金中加入足量NaOH溶液,Al和NaOH溶液反应生成可溶性的NaAlO2,镁不反应,发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑;镁的原子结构示意图为;由题中“已知”可确定向滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH,得到Al(OH)3固体。(2)Al2(SO4)3是强电解质,电离方程式为Al2(SO4)3===2Al3++3SO。操作②包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶(降温结晶)、过滤、洗涤、干燥。(3)根据装置图知,需测得氢气体积,根据金属和氢气之间的关系式分析知,还需要测定镁铝合金的质量。
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