【高考推荐】2020-2021高考化学第3章(金属及其化合物)第2节铝铝的性质及应用讲与练(含解析)

铝及其化合物
李仕才
考点一铝的性质及应用
1．铝的物理性质及用途
2.铝的结构和存在
铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。

自然界中的铝全部以化合态存在。

3．化学性质
(1)与非金属单质反应(O2、Cl2、S)。

2Al ＋3Cl 2=====△
2AlCl 3
2Al ＋3S=====△
Al 2S 3(水溶液不存在) (2)与酸反应
①常温遇浓硫酸或浓硝酸钝化；加热与浓硫酸和浓硝酸反应，分别产生SO 2气体和NO 2气体。

②与氧化性酸反应(稀HNO 3)
离子方程式为Al ＋NO －
3＋4H ＋
===Al 3＋
＋NO↑＋2H 2O ③与非氧化性酸反应(如盐酸)
化学方程式为2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑ (3)与碱反应(NaOH 溶液)
离子方程式为2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑ (4)铝热反应 ①原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如
Fe 2O 3＋2Al=====高温2Fe ＋Al 2O 3、Cr 2O 3＋2Al=====高温2Cr ＋Al 2O 3、3Co 3O 4＋8Al=====高温
9Co ＋4Al 2O 3等。

②实验装置
③反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。

④应用
a．野外焊接钢轨。

b．冶炼高熔点金属。

通电
4Al＋3O2↑。

4．制备：2Al2O3=====
熔融
5．对比记忆镁的化学性质
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移的电子数相同。

( √)
2．Al与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐。

( ×)
3．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。

( ×)
4．能用铝槽车储运浓H2SO4与浓HNO3，是因为铝的化学性质稳定，不与浓H2SO4、浓HNO3反应。

( ×)
5．铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂。

( ×) 6．铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物。

( ×)
7．金属镁在空气中燃烧可生成MgO和Mg3N2。

( √)
1．铝在空气中加热被O2氧化生成Al2O3，Al2O3熔点高，附着在Al表面，阻止铝进一步反应，但内部的铝熔点低，会熔化形成液态，但不会被氧化，故Al2O3也起到保护膜的作用。

2．常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。

3．铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。

其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH 反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。

4．铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。

铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。

5．Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。

一、铝的性质及应用
1．下列说法正确的是( )
A．用坩埚钳夹住一小块砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应
C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
D．常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
解析：由于铝箔表面有一薄层Al2O3，且Al2O3的熔点很高，故熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，故固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。

答案：B
2．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B．足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气
C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
解析：Mg比Al活泼，不能用铝粉与MgO共热制取Mg，A错；据关系式2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，当Al足量时，等物质的量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错；浓H2SO4溶于浓HNO3中，溶液体积增大，放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，Al片不钝化，D错。

答案：C
3．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( )
A．NH＋4、Ba2＋、HCO－3、Cl－
B．K＋、Al3＋、S2－、ClO－
C．Na＋、Fe3＋、Cl－、SO2－4
D．NH＋4、Mg2＋、SO2－4、NO－3
解析：能与Al反应放出H2的溶液，可能呈强酸性也可能呈强碱性。

A项，HCO－3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S2－能发生水解相互促进的反应，且S2－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NH＋4、Mg2＋不能大量存在，在酸性溶液中，由于含NO－3，不能产生H2。

答案：C
4．易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。

现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( )
解析：A项，铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，因此不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论，错误；B项，铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，错误；C 项，氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，错误；D项，用盐酸溶解后Fe2＋在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈血红色，正确。

答案：D
5．等物质的量的Na和Al两种金属加入足量的水中，生成26.88 L(标准状况下)的气体，则下列描述错误的是( )
A．金属Al无剩余
B．c(Na＋)＝c(AlO－2)
C．所得溶液呈碱性
D．Na的物质的量是0.6 mol
解析：A.根据方程式知，当钠和铝的物质的量相等时，恰好反应生成偏铝酸钠和氢气，故A 正确；B.偏铝酸根离子是弱离子能发生水解反应，所以导致钠离子的物质的量大于偏铝酸根离子的物质的量，故B错误；C.钠和铝恰好反应生成偏铝酸钠，即最后所得溶液是偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠是强碱弱酸盐溶液呈碱性，故C正确；D.设需要钠的物质的量为X。

2Na＋4H2O＋2Al===2NaAlO2＋4H2↑
2 mol 89.6 L
X 26.88 L
X＝0.6 mol，故D正确；故选B。

答案：B
二、镁、铝性质的比较
6．镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是( )
答案：B
7．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明两者存在较大差异性的是( )
①CO2②盐酸③NaOH溶液④水
A．①④B．①②③
C．①③ D．②③④
解析：Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。

答案：C
8．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，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－1盐酸B．4 mol·L－1硝酸
C．8 mol·L－1氢氧化钠D．18 mol·L－1硫酸
解析：18 mol·L－1硫酸为浓硫酸，与Mg、Al反应不产生H2；Mg、Al与稀硝酸反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。

故A项产生的H2的量最多。

答案：A
铝与酸、碱反应的规律
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2
＋3H 2↑。

从化学方程式可以看出Al 与酸、碱反应时生成H 2的实质都是Al ――→失3e
－
Al 3＋
，所以无论与酸还是与碱反应，Al 与H 2的关系都是2Al ～3H 2。

1．等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比
V H 2
HCl
V H 2
NaOH
＝11。

2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比
V H 2HCl
V H 2NaOH
＝13。

3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13<
V H 2
HCl
V H 2NaOH <11
，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

解题时应充分利用上述过量关系。

1．5.4 g Al 投入200.0 m L 2.0 mol·L －1
的某溶液中有H 2产生，充分反应后有金属剩余。

该溶液可能是( )
A ．HNO 3溶液
B ．Ba(OH)2溶液
C ．H 2SO 4溶液
D ．HCl 溶液
解析：Al 为0.2 mol ，溶液中的溶质为0.4 mol 。

A 中HNO 3溶液与Al 反应不生成H 2；B 中n(OH
－
)＝0.8 mol ，与Al 反应剩余OH －；C 、D 中n(H ＋)分别为0.8 mol 、0.4 mol ，根据反应2Al ＋6H
＋
===2Al 3＋
＋3H 2↑可知C 中H ＋
有剩余，D 中Al 有剩余。

答案：D
2．有a g 、b g 两份铝粉，分别置于足量的NaOH 溶液和盐酸中，在相同条件下，收集到H 2的体积相同。

下列有关叙述一定正确的是( )
A ．a ＝b
B ．a>b
C ．c(NaOH)＝c(HCl)
D ．消耗的n(NaOH)与消耗的n(HCl)相等
解析：由得失电子守恒知a ＝b ，A 项正确，B 项错误。

因酸、碱均是足量的，且体积未知，故无法确定酸、碱的浓度，c(NaOH)与c(HCl)可能相等，也可能不相等，C 项不合题意。

由Al ＋6H
＋
===2Al 3＋
＋3H 2↑，2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑知，消耗酸、碱的物质的量不相等，D 项错误。

答案：A
3．等体积、等物质的量浓度的H 2SO 4、NaOH 溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成H 2的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是( )
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
解析：若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。

答案：B
4．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积(相同条件下，下同)之比是________。

(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。

(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。

(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为
________。

A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。

(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。

根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。

(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。

(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋
2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。

2Al＋6HCl === 2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5.4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。

答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A。