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1、第2课时铝与氢氧化钠溶液的反应(时间:40分钟)选题表知识点题号金属与酸、强碱溶液的反应1,3,4,11物质的量在化学方程式计算中的应用7,8,9,10综合应用2,5,6,12基础过关1.Al溶于NaOH溶液中,4 mol Al失去的电子全被水获得,作为氧化剂的H2O的物质的量为(D)A.1 molB.3 molC.4 molD.12 mol解析:4 mol Al失去的电子为12 mol,根据电子守恒可知,1 mol H2O被还原,得到1 mol电子,所以转移12 mol电子,需12 mol水作氧化剂。2.用等质量的金属钠进行下列实验,产生氢气最多的是(D)A.将钠放入足量的稀盐酸中B.将钠放
2、入足量的稀硫酸中C.将钠放入足量的氯化钠溶液中D.将钠用铝箔包好,并刺一些小孔,放入足量的水中解析:Na与H2O或酸反应产生氢气的量由钠量决定,氢气体积相等;用铝箔包好钠反应时,生成NaOH能与Al反应生成氢气,故D项正确。3.有关Al与NaOH溶液反应的说法中,正确的是(D)A.Al是还原剂,NaOH及H2O均是氧化剂B.还原产物是H2,且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为21C.反应中1 mol Al 失去4 mol 电子D.此反应中,只有水是氧化剂,NaOH既不是氧化剂也不是还原剂解析:Al与NaOH溶液反应的分析如下:所以反应中,氧化剂是H2O,还原剂是Al,
3、NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。4.(2019·山东日照期末)把镁粉中混有的少量铝粉除去,应选用的试剂是(B)A.稀盐酸 B.烧碱溶液C.硫酸铝溶液D.硫酸镁溶液解析:盐酸与镁、铝都反应。硫酸铝溶液与镁可以反应,置换出铝,不符合题意。烧碱溶液就是氢氧化钠溶液,由于铝有两性,可以与氢氧化钠反应产生氢气和可溶于水的偏铝酸钠,而镁是活泼金属,不与碱反应。硫酸镁溶液与铝不反应。5.某溶液能与Al粉反应放出H2,该溶液中可能大量共存的离子组是(C)A.N、Ba2+、HC、Cl- B.K+、Al3+、S2-、ClO-C.Na+、Fe3+、Cl-、S D.N、Mg2+、S、N解析:能与Al反应放
4、出H2的溶液,可能呈强酸性也可能呈强碱性。A项,HC无论是在强酸性溶液中还是在强碱性溶液中均不能大量存在;B项,Al3+与能发生水解相互促进的反应,且与ClO-之间能发生氧化还原反应;C项,各离子在酸性条件下能大量共存;D项,在碱性溶液中N、Mg2+不能大量存在,在酸性溶液中,不能产生H2。6.下列有关铝钠合金的说法不正确的是(D)A.自然界中没有游离的钠和铝B.若铝钠合金投入水中得无色溶液,则n(Al)n(Na)C.铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,一定有氢氧化铜沉淀,也可能有铜析出D.m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,若放出的H2越多,则铝的质量分数越小解析:钠和铝都是活泼的金属元素,在
5、自然界只能以化合态形式存在。金属钠与水反应生成的NaOH可以溶解相等物质的量的Al。铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,钠首先与水反应生成NaOH,NaOH与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀,NaOH消耗完全后,Al和CuCl2发生置换反应生成Cu。相等质量的Na和Al与足量盐酸反应后放出H2的物质的量之比为=923,因此,合金中铝的质量分数越小,放出氢气越少,D不正确。7.(2019·陕西汉中汉台区高一期末)w g铁粉和铝粉的混合物和过量的NaOH反应,然后过滤,将沉淀完全收集后,放蒸发皿中加热,直至被加热的物质质量不再变化。取出蒸发皿中的物质称量仍为w g。求原混合物中铝粉的质量分
6、数是(B)A.27.6% B.30% C.47% D.78%解析:w g铁粉和铝粉的混合物,和过量的NaOH反应,然后过滤,滤渣为Fe,放入蒸发皿中完全灼烧后最终应生成Fe2O3,取出蒸发皿中的物质称量仍为w g,则铝粉的质量等于Fe2O3中O元素的质量,则原混合物中铝粉的质量分数为×100%=30%,故选B。8.(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是。 (2)分别取0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是。 (3)若产生相同物质的量的氢气,所需钠、铁、铝的质量比是。 (4)若产生相同
7、体积(同温同压)的氢气,所需钠、铁、铝三种金属的物质的量之比是 。 (5)分别取0.2 mol金属钠、铁、铝分别投入10 mL 1 mol/L 盐酸中,在标准状况下产生氢气体积大小的顺序是 。 解析:(1)W g钠、铁、铝的物质的量分别为 mol、 mol、 mol,由钠、铁、铝分别与足量的盐酸反应的化学方程式:2Na+2HCl2NaCl+H2;Fe+2HClFeCl2+H2;2Al+6HCl2AlCl3+3H2,得到关系式:2NaH2,FeH2,2Al3H2,所以W g钠、铁、铝生成氢气的体积比为=;同理可得到(2)、(3)、(4)的结果;(5)中的钠、铁、铝相对于盐酸来
8、说是过量的,根据盐酸计算生成的氢气,铁、铝反应放出的氢气相等,但由于过量的钠会与水反应生成氢气,所以钠放出的氢气最多。答案:(1)(2)123(3)23289(4)632(5)Na>Fe=Al能力提升9.在两个烧杯中分别盛有100 mL 3.0 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两个烧杯中分别加入等质量的铝粉,在相同状况下生成的气体的体积比为25,则加入的铝粉的质量为(B)A.8.1 g B.6.75 g C.5.4 g D.2.7 g解析:若铝均不足,则生成氢气的体积比为11;若铝均过量,则生成氢气的体积比为13。根据生成氢气的体积比为25,则说明和盐酸的反应中铝过量,而
9、和烧碱溶液的反应中,铝不足量,故Al与NaOH溶液反应生成H2:0.1×3 mol××=0.375 mol,再由2Al3H2知,m(Al)=0.375 mol××27 g/mol=6.75 g。10.一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中,完全反应后产生3.36 L(标准状况下)气体;用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中,在标准状况下产生5.6 L的气体。该合金中铝、铁的物质的量之比为(A)A.11B.25C.32D.35解析:将铝铁合金溶于NaOH溶液中时,只有铝参与反应,而铁不反应,此时生成的3.36 L(即0.15 mol)氢气是
10、由反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2生成的,故合金中n(Al)=0.15 mol×=0.1 mol;当同样质量的合金与盐酸反应时,铝参与反应生成的H2为0.15 mol,则由Fe反应生成的n(H2)=0.25 mol-0.15 mol=0.1 mol,即合金中含Fe的物质的量也为0.1 mol。11.现有一块已知质量的铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,几位同学设计了以下三种不同的实验方案:实验设计1:铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计2:铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计3:铝镁合金溶液过滤,测定得到沉淀的质量则能测定出镁的质量分数的是
11、(A)A.都能 B.都不能C.不能,其他都能 D.不能,能解析:实验设计1中假设合金中Al、Mg的物质的量分别为X、Y,则根据两者与盐酸反应时放出H2的量的关系可得 27 g·mol-1 X+24 g·mol-1 Y=m,3/2X+Y=,联立可计算出Mg的质量分数;实验设计2:Al与NaOH溶液发生反应产生H2,两者的物质的量之比为23,根据放出H2的体积可计算出Al的物质的量,Al的质量,则Mg的质量分数就得到求解;实验设计3:Al、Mg都与盐酸反应产生金属阳离子,加入过量的NaOH溶液时,由于Al(OH)3有两性,转化为NaAlO2,沉淀只有Mg(OH)2,根据沉淀的质
12、量计算出镁的质量,从而计算出镁的质量分数。12.某学习小组用如图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。A中试剂为 。 实验前,先将铝镁合金在稀硫酸中浸泡片刻,其目的是 检查气密性后,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:记录C的液面位置;将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重;待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;由A向B中滴加足量试剂。上述操作的顺序是;记录C的液面位置时,除视线平视外,还应。B中发生反应的化学方程式为 。 若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL,B中剩余固体质量为c g,则铝的相对原
13、子质量为。实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将。 解析:根据铝镁的化学性质,铝镁都能与酸反应放出氢气,但铝还能与碱反应放出氢气,而镁不能,要测定铝镁合金中铝的质量分数,应选择NaOH溶液;铝镁的表面都容易形成一层氧化膜,在实验前必须除去;实验前首先要检查气密性,记下量气管中C的液面位置,再加入NaOH溶液开始反应,待反应完毕并冷却至室温后,记录量气管中C的液面位置,最后将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重;量气管读数时为使管内气体压强与外界大气压相等,必须使D和C两管中液面相平;B管中发生铝与NaOH溶液的反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2
14、。铝镁合金的质量为a g,B中剩余固体镁的质量为c g,则参加反应的铝的质量为(a-c)g,设铝的相对原子质量为Ar,则2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22Ar 3×22 400 mLa-c b mL解得,Ar=;铝的质量分数为×100%,实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,c值偏大,铝的质量分数偏小。答案:NaOH溶液除去铝镁合金表面的氧化膜使D和C的液面相平2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2偏小【教师用书备用】1.在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球,此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间,如图所示。下列说法正确的是(B)A.铝球表面有气泡产生,且有白色沉淀生成,杠杆不平衡B.铝球表面有气泡产生,溶液澄清;铁球表面有红色物质析出,溶液蓝色变浅,杠杆右边下沉C.反应后去掉两烧杯,杠杆仍平衡D.右边球上出现红色,左边溶液的c(OH-)增大解析:左边中的Al球与NaOH溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,有一部分铝溶解,并产生气体,生成的NaAlO2易溶于水,消耗掉一部分NaOH,左边烧杯中溶液的c(OH-)减小;右边Fe球浸在CuSO4溶液中发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,铁球表面有红色物质析
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