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高中三年级化学

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    (16分)某校高三同学高考前重做以下两个课本实验,请你回答实验过程中的相关问题:
    (1)铝热反应实验:取磁性氧化铁粉按课本中的实验装置(如图)进行铝热反应,将反应
    后所得“铁块”溶于盐酸,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,发现溶液变血红色。

    ①出现这种现象的原因,除了因“铁块”中可能混有没反应完的
    磁性氧化铁外,还有一种可能原因是                        
    ② 若要证明反应所得“铁块”中含有金属铝,可用            (填化学式)溶液,所发生反应的离子方程式为                          
    (2)化学反应速率影响因素的探究实验:
    KI在经酸化的溶液中被空气氧化的反应式为:4H+ + 4I-+ O2 = 2I2 + 2H2O。该反应的速率受温度、酸度、溶剂、试剂浓度等影响,可用淀粉与碘的显色反应来观测该反应的速率。已知,淀粉与碘的显色反应在温度升高时灵敏度会降低,高于75℃则不能显色;淀粉浓度越高显色越灵敏、颜色也越深。
    实验小组拟用0.8 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1H2SO4溶液、淀粉溶液等来探究温度、酸度对上述反应速率的影响,他们做了A—C三组实验,部分实验数据如下表:
    编号
    温度/℃
    H2SO4体积/mL
    KI溶液体积/mL
    H2O体积/mL
    淀粉溶液
    / mL
    出现蓝色时间 /s
    A
    39
    10
    5
    5
    1
    5
    B
    TB
    10
    5
    5
    1
    没出现蓝色
    C
    5
    本题信息:化学填空题难度较难 来源:未知
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  • 本试题 “(16分)某校高三同学高考前重做以下两个课本实验,请你回答实验过程中的相关问题:(1)铝热反应实验:取磁性氧化铁粉按课本中的实验装置(如图)进行铝热反...” 主要考查您对

    单质铝

    氢氧化铝

    铝盐(铝离子)

    等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
    • 单质铝
    • 氢氧化铝
    • 铝盐(铝离子)

    铝的主要性质:

    • 物理性质:
      铝是银白色,具有金属光泽的固体,硬度较小,具有良好的导电性、导热性和延展性。
    • 化学性质:
      活泼金属,具有较强的还原性;常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化;既可以与酸反应又可以与碱反应。
      (1)与氧气反应:(纯氧中发出耀眼的白光)
      (2)与Cl2 、S 、N2反应:
      (Al2S3在溶液中完全双水解)

      (AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
      (3)与水反应:
      (4)与酸反应:
      (5)与碱的反应:
      (6)铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
    • 铝的用途
      纯铝制作导线,铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。



    铝的特殊性质:

    铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
    铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2
    铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2

    铝热反应:

    铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。 
    可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。    
    铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,   
    其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
    其装置如下图所示:


    铝热反应配平技巧:

    取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。


    镁铝的化学性质比较:

    单质
    与非金属反应 2Mg+O2=(点燃)=2MgO
    (发出耀眼白光)
    Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2
    3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2
    4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
    2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3
    2Al+3S=(加热)=Al2S3
    与沸水反应 Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2 不反应
    与酸反应 Mg+2H+==Mg2++H2
    与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O
    2Al+6H+==2Al3++3H2
    在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
    与氧化物反应 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C
    (剧烈燃烧,生成白色粉末和黑色固体)
    2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
    与盐溶液反应 Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2
    Mg+Cu2+==Mg2++Cu
    2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
    与强碱反应 不反应 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2

    铝热反应配平技巧:

    取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。

    铝与酸、碱反应的计算技巧:

    铝与酸、碱反应的实质都是,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。

    铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:

     Al是我们中学阶段学习的唯一既与H反应也与OH反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。

    相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H还是与OH反应均生成3gH2
    不同点:1molAl与H反应消耗3molH,而与OH反应只消耗1molOH,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。


    “铝三角”关系:


    Al3++3OH-===Al(OH)3
    Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
    Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
    AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
    AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
    AlO2-+4H+===Al3++2H2O


    钝化:

    铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。


    氢氧化铝的性质:

    不溶于水的白色胶状物质;能凝聚水中的悬浮物,可用作净水剂、可治疗胃酸过多、作糖的脱色剂等;既能与酸反应,又能与碱反应。
    (1)与酸反应:Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
    (2)与碱反应:Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O


    氢氧化铝的性质:

    • 氢氧化铝是一种白色不溶于水的胶状沉淀,它能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素。
    • 氢氧化铝既能与强酸反应也能与强碱反应,是两性氢氧化物。
    • 氢氧化铝是医用的胃酸中和剂的一种,它的碱性不强,不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用,但却可以与酸反应,是胃液酸度降低,起到中和过多胃酸的作用。
    • 氢氧化铝受热是分解成氧化铝和水。2Al(OH)3=(加热)=Al2O3+3H2O

    氢氧化铝的制备:

     实验室制法:Al2(SO4)3+6NH3·H2O==(NH4)2SO4+Al(OH)3
    其他制法:①AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-
    ②2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
    ③AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
    ④3AlO2-+Al3++6H2O==4Al(OH)3
    例题:用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3
    甲、乙、丙三个学生的制备途径分别是   
    甲:   
    乙:   
    丙: 
    若要得到等量的Al(OH)3,则( B )    
    A.三者消耗的原料相同   B.甲消耗的原料的总物质的量最多   C.乙消耗的原料的总物质的量最少   D.丙消耗的原料的总物质的量最多   


    有关Al(OH)3的计算及图象分析:

    解答有关Al(OH)3的图象和计算问题要注意以下三点:
    (1)“铝三角”关系图中各物质转化方程式中的化学计量数关系。
    (2)铝元素的存在形式。
    (3)图象分析时:首先要看清横、纵坐标的含义,其次要对图象进行全面的分析,尤其需要关注的是特殊点(起点、折点、顶点、终点)的含义。
    1、铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算
    反应关系如下:
    (1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
    (2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
    (3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解) 
    分析以上三个化学反应方程式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系为:
    ≤3时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
    ≥4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=0

    当3<<4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)

    2、有关Al(OH)3的图像分析
    ①向溶液中滴加溶液

    O~A段:
    A~B段:
    ②向强碱溶液中滴入铝盐溶液

    O~A段:
    A~B段:
    ③向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液
    A. 向铝盐中滴加氨水时,当氨水增加到时,产生最大沉淀量

    B. 向氨水中滴加铝盐溶液时,开始时氨水过量,如图所示


    分析得:氢氧化铝不溶于弱碱氨水中。
    ④向偏铝酸盐溶液中滴入强酸

    O~A段:
    O~B段:
    ⑤向盐酸中滴加偏铝酸盐溶液

    O~A段:
    A~B段:


    方法与技巧:

    1. 利用互滴顺序不同,现象不同可检验的溶液
      (1)AlCl3溶液和盐酸
      (2)NaAlO2溶液和盐酸
      (3)Na2CO3溶液和盐酸
      (4)AgNO3溶液和氨水
    2. 当溶液中有多种离子时,要考虑离子之间的反应顺序,如向含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,NaOH先与H+反应,再与Mg2+、Al3+反应生成沉淀,再与NH4+反应,最后才溶解Al(OH)3沉淀。一般是按生成水、沉淀、气体的顺序反应。可用图像表示为:
    3. AlO2-与HCO3-的反应不属于水解相互促进的反应,而是HCO3-电离出的H+与AlO2-发生的反应:AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-

    铝盐:

    铝盐是指正三价铝离子和酸根阴离子组成的盐,一般来说呈白色或无色晶体,溶于水,个别不溶于水。
    常用的铝盐主要有三氯化铝、硫酸铝和明矾。
    (1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓ 
    Al3++4OH-(过量)== AlO2-+2H2O
    (2)Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3


    铝盐的性质:

    Al3+易水解,显酸性Al3++3H2O==Al(OH)3+3H+
    (1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓  
                             Al3++4OH-(过量)==AlO2-+2H2O
    (2)易发生双水解:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3


    铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算
    反应关系如下:
    (1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
    (2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
    (3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
    分析以上三个化学反应方程式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系为:
    ≤3时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
    ≥4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=0

    当3<<4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)

    2、有关Al(OH)3的图像分析
    ①向溶液中滴加溶液

    O~A段:
    A~B段:
    ②向强碱溶液中滴入铝盐溶液

    O~A段:
    A~B段:
    ③向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液
    A. 向铝盐中滴加氨水时,当氨水增加到时,产生最大沉淀量

    B. 向氨水中滴加铝盐溶液时,开始时氨水过量,如图所示


    分析得:氢氧化铝不溶于弱碱氨水中。
    ④向偏铝酸盐溶液中滴入强酸

    O~A段:
    O~B段:
    ⑤向盐酸中滴加偏铝酸盐溶液

    O~A段:
    A~B段:


    “铝三角”关系:


    Al3++3OH-===Al(OH)3
    Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
    Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
    AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
    AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
    AlO2-+4H+===Al3++2H2O


    典型例题解析:

    在50mLbmol·L-1的AlCl3溶液中加入50mLamol·L-1NaOH溶液。
    (1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。
    (2)当a、b满足________条件时,无沉淀产生。
    (3)当a、b满足________条件时,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此时Al(OH)3的质量为________g。 
    解析:依题意知,在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl       ①
    AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O        ②
    根据以上两反应可以看出:
    (1)当a≤3b时,只发生第一个反应,此时NaOH不足量,产生沉淀的量取决于NaOH。3n[Al(OH)3]=n(NaOH)?。所以答案为0.05a/3mol。
    (2)如果无沉淀生成,Al元素全部以AlO2形式存在。 n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4,即a∶b≥4∶1,所以答案为a≥4b。
    (3)此种情况应当是两个反应均发生,铝元素以Al(OH)3和AlO2两种形式存在。符合关系:,整理得:3b<a<4b或

    求沉淀的量的方法很多。
    解法一:联立方程法。
    设反应①中,AlCl3物质的量为x,则Al(OH)3为x,NaOH为3x。
    反应②中AlCl3物质的量为y,NaOH为4y。     
           
    解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。 m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g。
    解法二:守恒法。此种条件下,溶液中的离子有Na、Cl、AlO2-。    
    n(AlO2-)=n(Na)-n(Cl)=0.05amol-0.05×3bmol。    
    n[Al(OH)3]=n(Al3+)-n(AlO2-)=0.05bmol-(0.05amol-0.15bmol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。    
    m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol =3.9(4b-a)g。    
    【答案】 


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