3.2 金属材料（举一反三题型专练，北京专用）化学人教版必修第一册

**基本信息** 以“题型突破·举一反三”为框架，系统覆盖合金、铝及其化合物性质及化学计算，融合概念辨析、性质应用与定量思维，体现化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |合金及其应用|1典例+3变式|无，侧重概念辨析|定义-性能差异-铁/铝/新型合金，“性质-应用”逻辑| |铝的性质|1典例+3变式|无，聚焦性质与实验|物理性质-化学性质（与非金属、酸、碱等反应），体现“结构决定性质”| |氧化铝的性质|1典例+3变式|无，强调两性特征|刚玉特性-两性反应，衔接铝的氧化膜保护| |物质的量计算|1典例+3变式|六步计算法（设写标列解答）|化学计量数与物质的量关系，定性到定量递进|

第二节 金属材料（题型突破·举一反三） ▌题型01 合金及其应用 【典例01】A 【变式1-1】C 【变式1-2】B 【变式1-3】D ▌题型02 铝的性质 【典例02】C 【变式2-1】B 【变式2-2】C 【变式2-3】D ▌题型03 氧化铝的性质 【典例03】B 【变式3-1】A 【变式3-2】C 【变式3-3】(1) (2)、 (3)将全部氧化为，并除尽溶液中的 (4) 除去过量的 (5)、 ▌题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 【典例04】D 【变式4-1】B 【变式4-2】A 【变式4-3】(1) Fe2O3 氧化 (2) 84 67.2 6 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 合金及其应用 题型02 铝的性质 题型03 氧化铝的性质 题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 ▌题型01 合金及其应用 1．合金的概念 合金是指由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2．合金与纯金属的性能差异 （1）合金具有各成分金属的优良性能。合金一定是 物。 （2）合金的硬度及机械性能一般 它的各成分金属。 （3）合金的熔点一般 它的各成分金属。 3.铁合金、铝合金 4.新型合金 【典例01】（25-26高一上·北京·阶段测试）合金在生产及科研中具有广泛的应用。下列物质不属于合金的是 A．铝箔 B．青铜 C．铁板 D．不锈钢 【变式1-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列说法中不正确的是 A．生铁是铁的一种合金 B．合金是混合物 C．一般地说合金的熔点比它的各成分金属的熔点都高 D．铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性或碱性食物 【变式1-2】（25-26高一上·北京·阶段测试）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．图甲滑雪杖杆(铝、镁等) B．图乙地铁阻燃橡胶地板 C．图丙航母甲板(钢) D．图丁潜水器外壳(钛、铝等) 【变式1-3】（25-26高一上·北京·阶段测试）现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是（       ） A．港珠澳大桥路面使用了沥青，沥青可以通过石油分馏得到 B．用于新版人民币票面文字等处的油墨中所含有的Fe3O4是一种磁性物质 C．被誉为“中国天眼”的射电望远镜，其“眼眶”的结构钢梁属于合金材料 D．新型聚氨酯迷彩伪装涂料可用于军车多环境下的隐身，聚氨酯属于无机非金属材料 ▌题型02 铝的性质 1．物理性质 色固体，ρ=2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，导电热性，轻金属。 2．化学性质 （1）与非金属单质反应常温下Al的表面生成一层致密的氧化膜Al2O3，抗腐蚀能力加强对Al起到保护作用可做炊具，Al2O3熔点较高，灼烧Al熔化成铝滴却不滴落。 4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蚀性)   4Al+3O2 2Al2O3(白色粉末)    （2）与沸水几乎不反应 原因：铝表面有一层致密氧化铝薄膜阻止铝与沸水的反应。 （3）与H+反应（酸的氧化性）： 2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑ （4）与氧化性酸（浓H2SO4、浓HNO3）反应 常温下Al和Fe二者若遇到浓HNO3浓H2SO4则发生反应，生成一层致密的氧化膜，该氧化膜阻碍了单质与氧化性酸的反应，使反应难以继续进行，是化学变化，称为 现象。钝化现象说明铁、铝是因生成致密的氧化膜而不能继续反应，可以利用这个性质将铝铁制成铝铁槽车来运输浓HNO3和浓H2SO4，洗刷车时注意防火和中毒现象，如破坏钝化现象只需加热。 2Al+6H2SO4Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O     Al+6HNO3Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O （5）Al与强碱反应，与弱碱溶液几乎不反应 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑溶液呈碱性（NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，实质NaAlO2呈碱性的原因NaAlO2+2H2O=2NaOH+Al(OH)3↓)  2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O  2Al+6H2O=2NaAlO2+4H2O+3H2↑ Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。 （6）Al与金属氧化物（铝热反应）混合：铝热剂 铝热反应：铝与难熔金属氧化物混合在一起高温条件下发生反应且放出大量热，此反应可以应用于焊接钢轨和冶炼稀有金属。 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 现象：放出大量热，生成金属单质Fe； 8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3  4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn （7）铝与某些盐溶液反应2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3 【典例02】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列关于金属铝的描述中，不正确的是 A．有银白色金属光泽 B．具有较强的还原性 C．硬度高于硬铝 D．常温下能与空气中的氧气反应 【变式2-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是 A．Na B．Al C．Fe D．Cu 【变式2-2】（25-26高一上·北京·阶段测试）用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7g的两块铝片，将其中一铝片迅速放入120mL2mol/LNaOH溶液中，另一铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是 A．均有氧化还原反应发生 B．消耗NaOH的物质的量相同 C．均有气体生成，且体积相同 D．均有NaAlO2生成，且质量相同 【变式2-3】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列实验现象和结论或原因相符的是 操作及现象 原因或结论 A 一块表面打磨过的铝箔在酒精灯上加热至熔化，液态铝不会滴落 铝的熔点高于三氧化二铝 B 某溶液中加入硝酸银，产生白色沉淀 溶液中一定含有Cl－ C 用洁净铂丝蘸取某溶液在火焰上灼烧，火焰呈黄色 溶液中有Na+，无K+ D 向某溶液中先加KSCN无明显现象，再滴氯水，溶液变红 溶液中一定含有Fe2+ A．A B．B C．C D．D ▌题型03 氧化铝的性质 1．俗名（刚玉） 2．物理性质：白色固体难溶于水，离子化合物，熔沸点高，含有钛的叫蓝宝石，含有铬的叫红宝石硬度大，可做钻头。  3．化学性质 与H+反应Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O  与强碱反应Al2O3+2OH-＝2AlO2-+H2O  Al2O3是两性氧化物，因为既能和H+反应又能和OH-反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 【典例03】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列物质中，常温下既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应的是 A． B． C．MgO D． 【变式3-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）向两支试管中分别加入少量溶液和盐酸，然后放入未打磨的铝片。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法正确的是 A．实验说明是两性氧化物 B．一开始无明显现象是因为铝在和溶液中发生了钝化 C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应： D．若两支试管中与反应的时，失电子的物质的量相等 【变式3-2】（24-25高一上·北京顺义·阶段检测）已知铝在空气中会生成一层致密的氧化膜(Al2O3)，该氧化膜可与稀盐酸发生反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中，用传感器探究反应过程中温度和压强的变化，结果如图，下列说法不正确的是 A．反应过程中有热量放出 B．，发生稀盐酸与Al2O3的反应 C．50s时，溶液中溶质为Al2O3 D．，压强减小是因为温度降低 【变式3-3】（24-25高一上·北京·阶段检测）用含有、和少量的铝灰制备，工艺流程如下(部分操作和条件略)： Ⅰ．向铝灰中加入过量稀，过滤； Ⅱ．向滤液中加入过量溶液，调节溶液的pH约为3； Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色； Ⅳ．加入至紫红色消失，过滤； Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品。 已知：ⅰ．一定条件下，生成氢氧化物沉淀的pH 开始沉淀时 3.4 6.3 1.5 完全沉淀时 4.7 8.3 2.8 ⅱ．一定条件下，可与反应生成 (1)步骤Ⅰ中溶解的离子方程式为___________。 (2)步骤Ⅰ中过滤所得滤液中的阳离子除、外还有___________。 (3)步骤Ⅱ中加入过量溶液并调节溶液的pH约为3的目的是___________。 (4)步骤Ⅳ中加入至紫红色消失的目的是___________，该过程中发生反应的离子方程式为___________。 (5)步骤Ⅳ中过滤所得滤渣的主要成分为___________。 ▌题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 1．化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。 例如：　　　　2Na　＋　2H2O===2NaOH＋H2↑ 质量之比 46 g 36 g 80 g 2 g 计量数之比 2 2 2 1 扩大NA倍 2NA 2NA 2NA NA 物质的量之比 2 mol 2_mol 2_mol 1_mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。 2．根据化学方程式进行计算的基本步骤 (1)设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。 (2)写：写出相关的化学方程式。 (3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。 (4)列：列出所求物质的数学表达式。 (5)解：根据比例式求解。 (6)答：简明地写出答案。 【典例04】（24-25高一上·北京·阶段检测）将一定质量的镁和铝混合物投入稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入溶液，生成沉淀的物质的量与加入的溶液体积的变化关系如图所示。判断下列说法不正确的是 资料：为两性氢氧化物，不仅可以与酸反应生成盐，也可以与碱反应生成盐，反应的离子方程式为：。 A．镁和铝的总质量为 B．最初溶液用于中和过量的稀硫酸 C．氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 D．生成的氢气在标准状况下的体积为 【变式4-1】（22-23高一上·北京海淀·阶段检测）—定条件下等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是 A． B． C． D． 【详解】，，令Fe的物质的量为1mol，相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气的体积比为； 故选B。 【变式4-2】（23-24高一上·北京海淀·阶段检测）取和的混合溶液，加入过量溶液后得到29.02g白色沉淀，用过量稀硝酸处理产生气体2.24L(标准状况)。下列说法不正确的是 A．混合溶液中的物质的量浓度0.1mol/L B．混合溶液中的物质的量浓度0.4mol/L C．29.02g白色沉淀用过量稀硝酸处理，沉淀质量减少19.7g D．处理沉淀消耗的硝酸的溶质的物质的量0.2mol 【变式4-3】（24-25高一上·北京·阶段测试）工业上冶炼铁的原理为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 (1)该反应中氧化剂是______（填化学式），碳元素被______（填“氧化”或“还原”）。 (2)若消耗了3molCO，则消耗CO的质量为______g，生成CO2的体积是______L（标准状况），转移电子的物质的量是______mol。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 合金及其应用 题型02 铝的性质 题型03 氧化铝的性质 题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 ▌题型01 合金及其应用 1．合金的概念 合金是指由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2．合金与纯金属的性能差异 （1）合金具有各成分金属的优良性能。合金一定是混合物。 （2）合金的硬度及机械性能一般大于它的各成分金属。 （3）合金的熔点一般低于它的各成分金属。 3.铁合金、铝合金 4.新型合金 【典例01】（25-26高一上·北京·阶段测试）合金在生产及科研中具有广泛的应用。下列物质不属于合金的是 A．铝箔 B．青铜 C．铁板 D．不锈钢 【答案】A 【详解】A．铝箔是铝，属于单质，故A不属于合金； B．青铜中含有铜、锡、铅，属于合金，故B不合题意； C．铁板中含有碳、铁，属于合金，故C不合题意； D．不锈钢中含有铁、铬、碳，属于合金，故D不合题意； 故选A。 【变式1-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列说法中不正确的是 A．生铁是铁的一种合金 B．合金是混合物 C．一般地说合金的熔点比它的各成分金属的熔点都高 D．铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性或碱性食物 【答案】C 【详解】A. 生铁是铁和碳的一种合金，故A正确； B. 合金是一种金属与其它金属或非金属熔合而成的混合物，故B正确； C. 一般地说合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，硬度比成分金属的大，故C错误； D. 铝与酸、碱都能反应放出氢气，铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性或碱性食物，故D正确。 答案选C。 【变式1-2】（25-26高一上·北京·阶段测试）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．图甲滑雪杖杆(铝、镁等) B．图乙地铁阻燃橡胶地板 C．图丙航母甲板(钢) D．图丁潜水器外壳(钛、铝等) 【答案】B 【详解】A．图甲滑雪杖杆为铝、镁等合金，A不符合题意； B．图乙地铁阻燃橡胶地板为橡胶是有机合成材料，不是合金，B符合题意； C．图丙航母甲板(钢)，钢为铁碳合金，C不符合题意； D．图丁潜水器外壳为钛、铝等合金，D不符合题意； 故选B。 【变式1-3】（25-26高一上·北京·阶段测试）现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是（       ） A．港珠澳大桥路面使用了沥青，沥青可以通过石油分馏得到 B．用于新版人民币票面文字等处的油墨中所含有的Fe3O4是一种磁性物质 C．被誉为“中国天眼”的射电望远镜，其“眼眶”的结构钢梁属于合金材料 D．新型聚氨酯迷彩伪装涂料可用于军车多环境下的隐身，聚氨酯属于无机非金属材料 【答案】D 【详解】A．通过石油分馏最后可以得到沸点高、难挥发的物质为沥青，沥青常用于铺路，故A正确； B．Fe3O4俗称磁性氧化铁，是一种具有磁性的物质，故B正确； C．钢铁结成的圈梁，不是纯金属材料，是铁合金，属于合金材料，故C正确； D．聚氨酯由小分子通过聚合反应获得，属于有机高分子材料，不是无机非金属材料，故D错误； 答案选D。 ▌题型02 铝的性质 1．物理性质 银白色固体，ρ=2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，导电热性，轻金属。 2．化学性质 （1）与非金属单质反应常温下Al的表面生成一层致密的氧化膜Al2O3，抗腐蚀能力加强对Al起到保护作用可做炊具，Al2O3熔点较高，灼烧Al熔化成铝滴却不滴落。 4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蚀性)   4Al+3O2 2Al2O3(白色粉末)    （2）与沸水几乎不反应 原因：铝表面有一层致密氧化铝薄膜阻止铝与沸水的反应。 （3）与H+反应（酸的氧化性）： 2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑ （4）与氧化性酸（浓H2SO4、浓HNO3）反应 常温下Al和Fe二者若遇到浓HNO3浓H2SO4则发生反应，生成一层致密的氧化膜，该氧化膜阻碍了单质与氧化性酸的反应，使反应难以继续进行，是化学变化，称为钝化现象。钝化现象说明铁、铝是因生成致密的氧化膜而不能继续反应，可以利用这个性质将铝铁制成铝铁槽车来运输浓HNO3和浓H2SO4，洗刷车时注意防火和中毒现象，如破坏钝化现象只需加热。 2Al+6H2SO4Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O     Al+6HNO3Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O （5）Al与强碱反应，与弱碱溶液几乎不反应 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑溶液呈碱性（NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，实质NaAlO2呈碱性的原因NaAlO2+2H2O=2NaOH+Al(OH)3↓)  2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O  2Al+6H2O=2NaAlO2+4H2O+3H2↑ Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。 （6）Al与金属氧化物（铝热反应）混合：铝热剂 铝热反应：铝与难熔金属氧化物混合在一起高温条件下发生反应且放出大量热，此反应可以应用于焊接钢轨和冶炼稀有金属。 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 现象：放出大量热，生成金属单质Fe； 8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3  4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn （7）铝与某些盐溶液反应2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3 【典例02】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列关于金属铝的描述中，不正确的是 A．有银白色金属光泽 B．具有较强的还原性 C．硬度高于硬铝 D．常温下能与空气中的氧气反应 【答案】C 【详解】A．金属铝也具有金属的通性，故金属铝有银白色金属光泽，A正确； B．金属铝最外层有3个电子，容易失去电子，故具有较强的还原性，B正确； C．硬铝是合金，一般合金的硬度都大于纯金属，故硬铝硬度高于铝，C错误； D．铝单质非常活泼，在常温下能与空气中的氧气反应生成氧化铝，D正确； 故本题选C。 【变式2-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是 A．Na B．Al C．Fe D．Cu 【答案】B 【详解】A．Na被空气中的氧气氧化产生的氧化物Na2O很容易与空气中的水发生反应产生NaOH，不能保护内层的金属，错误； B．Al在空气中与氧气发生反应产生Al2O3非常致密，对内层的金属起保护作用，因此内层金属不被空气氧化，正确； C．Fe与空气中的氧气发生反应形成的氧化物不是致密的结构，错误； D．Cu与空气中的氧气、水、CO2发生反应产生铜绿，不能保护内层金属，错误。 答案选B。 【变式2-2】（25-26高一上·北京·阶段测试）用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7g的两块铝片，将其中一铝片迅速放入120mL2mol/LNaOH溶液中，另一铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是 A．均有氧化还原反应发生 B．消耗NaOH的物质的量相同 C．均有气体生成，且体积相同 D．均有NaAlO2生成，且质量相同 【答案】C 【详解】A．铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，元素铝和氢的化合价发生变化，是氧化还原反应，铝可以和空气中的氧气反应生成氧化铝，元素铝和氧的化合价发生变化，是氧化还原反应，A正确； B．第二种方案中，氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，无论是哪种方案，最终都是生成偏铝酸钠，根据铝元素守恒，最终生成的偏铝酸钠的物质的量相同，则消耗NaOH的物质的量相同，B正确； C．第二种方案中铝生成氧化铝，氧化铝生成偏铝酸钠，都没有气体生成，C错误； D．由选项B可知均有NaAlO2生成，且质量相同，D正确； 故选C。 【变式2-3】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列实验现象和结论或原因相符的是 操作及现象 原因或结论 A 一块表面打磨过的铝箔在酒精灯上加热至熔化，液态铝不会滴落 铝的熔点高于三氧化二铝 B 某溶液中加入硝酸银，产生白色沉淀 溶液中一定含有Cl－ C 用洁净铂丝蘸取某溶液在火焰上灼烧，火焰呈黄色 溶液中有Na+，无K+ D 向某溶液中先加KSCN无明显现象，再滴氯水，溶液变红 溶液中一定含有Fe2+ A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A.不滴落，是因为氧化铝的熔点高于铝的熔点，故A错误； B.溶液可能含有SO42－、SO32－等阴离子，加入AgNO3也会产生白色沉淀，故B错误； C.观察K＋，需要通过蓝色钴玻璃，故C错误； D.变红说明有铁元素，先加KSCN无明显现象，说明不含Fe3＋，滴加氯水，变红，说明溶液中含有Fe2＋，故D正确。答案选D。 ▌题型03 氧化铝的性质 1．俗名（刚玉） 2．物理性质：白色固体难溶于水，离子化合物，熔沸点高，含有钛的叫蓝宝石，含有铬的叫红宝石硬度大，可做钻头。  3．化学性质 与H+反应Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O  与强碱反应Al2O3+2OH-＝2AlO2-+H2O  Al2O3是两性氧化物，因为既能和H+反应又能和OH-反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 【典例03】（25-26高一上·北京·阶段测试）下列物质中，常温下既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应的是 A． B． C．MgO D． 【答案】B 【详解】A．二氧化碳是酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，但不能与盐酸反应，故A错误； B．氧化铝是两性氧化物，能与盐酸反应生成氯化铝和水，能与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和水，故B正确； C．氧化镁是碱性氧化物，能与盐酸反应生成氯化镁和水，但不能与氢氧化钠溶液反应，故C错误； D．氧化铁是碱性氧化物，能与盐酸反应生成氯化铁和水，但不能与氢氧化钠溶液反应，故D错误； 故答案选B。 【变式3-1】（25-26高一上·北京·阶段测试）向两支试管中分别加入少量溶液和盐酸，然后放入未打磨的铝片。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法正确的是 A．实验说明是两性氧化物 B．一开始无明显现象是因为铝在和溶液中发生了钝化 C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应： D．若两支试管中与反应的时，失电子的物质的量相等 【答案】A 【分析】未打磨的铝片说明铝片表面含有氧化铝。氧化铝和氢氧化钠反应的化学方程式为：，和盐酸反应的化学方程式为：；铝和氢氧化钠反应的化学方程式为：，和盐酸反应的化学方程式为：。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡，表明开始时盐酸和氢氧化钠与表面的氧化铝反应，一段时间后与铝反应开始产生氢气。 【详解】A．氧化铝既能与盐酸（酸）反应，又能与氢氧化钠溶液（碱）反应，符合两性氧化物的定义，A正确； B．一开始无明显现象是因为盐酸和氢氧化钠优先与表面的氧化铝发生反应，B错误； C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应：，不存在，C错误； D．1 mol 和1 mol 反应，转移3 mol电子，而1 mol 和3 mol HCl反应，转移3 mol电子，若两支试管中与反应的时，与反应所失去的电子数应为与HCl反应所失去的电子数的3倍，D错误； 故答案选A。 【变式3-2】（24-25高一上·北京顺义·阶段检测）已知铝在空气中会生成一层致密的氧化膜(Al2O3)，该氧化膜可与稀盐酸发生反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中，用传感器探究反应过程中温度和压强的变化，结果如图，下列说法不正确的是 A．反应过程中有热量放出 B．，发生稀盐酸与Al2O3的反应 C．50s时，溶液中溶质为Al2O3 D．，压强减小是因为温度降低 【答案】C 【分析】铝在空气中会生成一层致密的氧化膜(Al2O3)，该氧化膜可与稀盐酸发生反应，氧化铝反应完后，铝与稀盐酸反应生成了氯化铝和氢气，再结合图示温度和压强的变化分析、判断。 【详解】A．由图示可知，反应的过程中温度升高，反应过程中有热量放出，故A正确； B．氧化铝覆盖在铝的表面，由图示可知，0～50s，发生稀盐酸与 Al2O3 的反应，故B正确； C．0～50s，发生稀盐酸与 Al2O3 的反应，盐酸未反应完，溶液中溶质为：AlCl3、HCl，故C错误； D．100s～140s，反应停止了，压强减小是因为温度降低，故D正确； 答案选C。 【变式3-3】（24-25高一上·北京·阶段检测）用含有、和少量的铝灰制备，工艺流程如下(部分操作和条件略)： Ⅰ．向铝灰中加入过量稀，过滤； Ⅱ．向滤液中加入过量溶液，调节溶液的pH约为3； Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色； Ⅳ．加入至紫红色消失，过滤； Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品。 已知：ⅰ．一定条件下，生成氢氧化物沉淀的pH 开始沉淀时 3.4 6.3 1.5 完全沉淀时 4.7 8.3 2.8 ⅱ．一定条件下，可与反应生成 (1)步骤Ⅰ中溶解的离子方程式为___________。 (2)步骤Ⅰ中过滤所得滤液中的阳离子除、外还有___________。 (3)步骤Ⅱ中加入过量溶液并调节溶液的pH约为3的目的是___________。 (4)步骤Ⅳ中加入至紫红色消失的目的是___________，该过程中发生反应的离子方程式为___________。 (5)步骤Ⅳ中过滤所得滤渣的主要成分为___________。 【答案】(1) (2)、 (3)将全部氧化为，并除尽溶液中的 (4) 除去过量的 (5)、 【分析】由题意可知，制备十八水硫酸铝的实验过程为向铝灰中加入过量稀硫酸，金属氧化物溶解得到硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铁，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有过量稀硫酸、硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铁的滤液；向滤液中加入过量的高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为3，加热条件下将溶液中的亚铁离子转化为氢氧化铁沉淀，向反应后的溶液中加入硫酸锰，将溶液中过量的高锰酸钾转化为二氧化锰沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、二氧化锰的滤渣和硫酸铝溶液；溶液经浓缩、结晶、分离得到十八水硫酸铝。 【详解】（1）步骤Ⅰ中氧化铝溶解的反应为氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为，故答案为：； （2）由分析可知，步骤Ⅰ所得滤液的主要成分为过量稀硫酸、硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铁，溶液中的阳离子为氢离子、铝离子、亚铁离子和铁离子，故答案为：、； （3）由分析可知，步骤Ⅱ中加入过量的高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为3的目的是在加热条件下将溶液中的亚铁离子转化为氢氧化铁沉淀，故答案为：将全部氧化为，并除尽溶液中的； （4）由分析可知，步骤Ⅳ中加入硫酸锰的目的是将溶液中过量的高锰酸钾转化为二氧化锰沉淀，反应的离子方程式为，故答案为：除去过量的；； （5）由分析可知，步骤Ⅳ中过滤所得滤渣的主要成分为氢氧化铁、二氧化锰，故答案为：、。 ▌题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 1．化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。 例如：　　　　2Na　＋　2H2O===2NaOH＋H2↑ 质量之比 46 g 36 g 80 g 2 g 计量数之比 2 2 2 1 扩大NA倍 2NA 2NA 2NA NA 物质的量之比 2 mol 2_mol 2_mol 1_mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。 2．根据化学方程式进行计算的基本步骤 (1)设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。 (2)写：写出相关的化学方程式。 (3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。 (4)列：列出所求物质的数学表达式。 (5)解：根据比例式求解。 (6)答：简明地写出答案。 【典例04】（24-25高一上·北京·阶段检测）将一定质量的镁和铝混合物投入稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入溶液，生成沉淀的物质的量与加入的溶液体积的变化关系如图所示。判断下列说法不正确的是 资料：为两性氢氧化物，不仅可以与酸反应生成盐，也可以与碱反应生成盐，反应的离子方程式为：。 A．镁和铝的总质量为 B．最初溶液用于中和过量的稀硫酸 C．氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 D．生成的氢气在标准状况下的体积为 【答案】D 【分析】由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明溶解Mg、Al后硫酸有剩余，因此将一定质量的镁和铝混合物投入200 mL稀硫酸中，固体全部溶解后，所得溶液为H2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4的混合溶液。发生的有关化学反应方程式为：2Al+3H2SO4= Al2(SO4)3+ 3H2↑；Mg+ H2SO4= MgSO4+H2↑；从开始至加入NaOH溶液20mL，该阶段发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，继续滴加NaOH溶液至200mL，到沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，产生沉淀发生的反应为：Al2(SO4)3+6NaOH= 3Na2SO4+2Al(OH)3↓；MgSO4+2NaOH= Na2SO4+Mg(OH)2↓，沉淀的物质的量之和为0.35mol，此时溶液中溶质为Na2SO4，再继续滴加NaOH溶液，沉淀部分溶解，发生的反应为：，沉淀量最小时为Mg(OH)2为0.15mol，故到沉淀量最大时Al(OH)3的物质的量为0.35mol-0.15mol=0.2mol，据此作答。 【详解】A．根据分析可知，溶解的沉淀为氢氧化铝，因此n[Al(OH)3]=(0.35-0.15)mol=0.2mol，剩余的沉淀为氢氧化镁，即n[Mg(OH)2]=0.15mol，根据原子守恒可知，n[Al(OH)3]=n(Al)=0.2mol，n[Mg(OH)2]= n(Mg)=0.15mol，则m(合金)=m(Al)+m(Mg)= 0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，故A正确； B．由图像可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为H2SO4+2NaOH= Na2SO4+2H2O，故B正确； C．因为在反应中，n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.2mol，V(NaOH)=40mL=0.04L，所以c(NaOH)===5mol/L，故C正确； D．由A中可知n(Al)=0.2mol，n(Mg)=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol，所以n(H2)=0.45mol，即反应放出的氢气在标准状况下的体积为V(H2)=n(H2)·Vm =0.45mol×22.4L/mol=10.08L，故D错误； 故答案选D。 【变式4-1】（22-23高一上·北京海淀·阶段检测）—定条件下等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】，，令Fe的物质的量为1mol，相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气的体积比为； 故选B。 【变式4-2】（23-24高一上·北京海淀·阶段检测）取和的混合溶液，加入过量溶液后得到29.02g白色沉淀，用过量稀硝酸处理产生气体2.24L(标准状况)。下列说法不正确的是 A．混合溶液中的物质的量浓度0.1mol/L B．混合溶液中的物质的量浓度0.4mol/L C．29.02g白色沉淀用过量稀硝酸处理，沉淀质量减少19.7g D．处理沉淀消耗的硝酸的溶质的物质的量0.2mol 【答案】A 【分析】用过量稀硝酸处理产生气体2.24L，该气体应为二氧化碳，其物质的量为：；则碳酸钠的物质的量以及生成碳酸钡的物质的量均为0.1mol，生成碳酸钡的质量为0.1mol×197g/mol=19.7g；则硫酸钡的质量为29.02-19.7=9.32g，其物质的量为，可知的物质的量为0.04mol，据此分析解答； 【详解】A．由以上分析可知的物质的量为0.1mol，则其浓度为：，故A错误； B．由以上分析可知的物质的量为0.04mol，混合溶液中的物质的量浓度=0.4mol/L，故B正确； C．29.02g白色沉淀用过量稀硝酸处理，其中碳酸钡溶于硝酸，其质量为19.7g，故C正确； D．1mol碳酸钡消耗2mol硝酸，则0.1mol碳酸钡溶解消耗0.2mol硝酸，故D正确； 故选：A。 【变式4-3】（24-25高一上·北京·阶段测试）工业上冶炼铁的原理为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 (1)该反应中氧化剂是______（填化学式），碳元素被______（填“氧化”或“还原”）。 (2)若消耗了3molCO，则消耗CO的质量为______g，生成CO2的体积是______L（标准状况），转移电子的物质的量是______mol。 【答案】(1) Fe2O3 氧化 (2) 84 67.2 6 【详解】（1）反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2中，Fe元素的化合价由Fe2O3中+3价降至Fe中0价，Fe2O3被还原、为氧化剂，C元素的化合价由CO中+2价升至CO2中+4价，碳元素被氧化，CO为还原剂。 （2）若消耗了3molCO，则消耗CO的质量为3mol×28g/mol=84g；根据反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2知，反应生成CO2物质的量为3mol，生成的CO2在标准状况下的体积为3mol×22.4L/mol=67.2L；反应中每消耗1molCO转移2mol电子，则消耗3molCO转移电子物质的量为6mol。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $