1、课时作业13铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用一、选择题1下列反应没有氢气生成的是()A单质钠投入水中B铝投入到氢氧化钠溶液中C铜块放入稀硫酸中D往铁粉中通入水蒸气，并高温加热【解析】A项，发生反应2Na2H2O=2NaOHH2；B项，发生反应2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；C项，铜与稀硫酸不反应，不会生成氢气；D项，发生反应3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。【答案】C2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()ANaOH溶液B稀硫酸C蔗糖溶液 DNaCl溶液【答案】B3有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是()A铝是还原
2、剂，其氧化产物是H2BNaOH是氧化剂，其还原产物是H2C铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂DH2O是氧化剂，Al被氧化【解析】Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。H2O中的氢元素由1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。【答案】D4用等质量的金属钠进行下列实验，产生氢气最多的是()A将钠放入足量的稀盐酸中B将钠放入足量的稀硫酸中C将钠放入足量的硫酸氢钠溶液中D将钠用铝箔包好，并刺穿一些小孔，放入足量的水中
3、【解析】A、B、C三项中都是钠与酸反应放出氢气；而D项中除了Na与水反应放出H2外，铝还会与生成的NaOH溶液反应放出一定量的氢气。【答案】D5某无色溶液放入铝片后有氢气产生，在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是()AHCO BMg2CCl DCO【解析】该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。A项中HCO不能在酸性或碱性溶液中大量存在；B项中Mg2不能在碱性溶液中大量存在；D项中CO不能在酸性溶液中大量存在。【答案】C6把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H与SO的物质的量浓度之比为()A1：4
4、B2：7C1：2 D3：8【解析】设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。FeH2SO4=FeSO4H2m(固体质量减少)56 g1 mol56 gx56xFeCuSO4=FeSO4Cum(固体质量增加)56 g1 mol 64 g8 gy 8y因为固体在反应前后质量相等，所以m(减)m(增)56x8y，则【答案】A7将5.4 g Al投入到200 mL 2.0 molL1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余，该溶液可能为()ANaOH溶液 BBa(OH)2溶液CH2SO4溶液 DHCl溶液【解析】5.4 g Al的物质的量为0.2 mol；0.2 mol Al能分别与0
5、.2 mol NaOH、0.1 mol Ba(OH)2、0.3 mol H2SO4、0.6 mol HCl完全反应放出H2，只有盐酸的量不足。【答案】D8甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 molL1的盐酸和100 mL 4.0 molL1 NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为()A1：1 B2：3C3：2 D3：1【解析】铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别是2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，而今，n(HCl)0.4 mol，n(NaOH)0.4 mol，n(Al)0.2 mol，因此
6、，甲烧杯中盐酸不足，铝过量，乙烧杯中铝不足，氢氧化钠过量，甲烧杯中产生氢气0.2 mol，乙烧杯中产生氢气0.3 mol，故选B。【答案】B9将钠和铝的混合物0.2 mol溶于足量的盐酸中，产生3 136 mL(标准状况下)氢气，则钠和铝的物质的量之比为()A1：3 B3：1C4：1 D1：4【解析】3 136 mL标准状况H2的物质的量为0.14 mol。设混合物中钠和铝的物质的量分别为x、y2Na2H2O=2NaOHH22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2则解之得故Na和Al的物质的量之比为4：1。【答案】C10质量比为2：3的金属铝分别与足量稀硫酸和NaOH溶液反应，则产生H2
7、的体积比是()A1：2 B1：3C2：3 D3：2【解析】因为稀硫酸和NaOH溶液是足量的，因此铝无论是与H2SO4反应生成H2，还是与NaOH溶液反应生成H2，H2的量都是由铝的量决定的。【答案】C11铁粉可与高温水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是()A0.5 mol B1 molC1.5 mol D2 mol【解析】3Fe4H2O(g)Fe3O44H2m3 mol 64 gn(Fe) 32 g，解得n(Fe)1.5 mol。【答案】C二、非选择题12某无色透明溶液能与金属铝反应放出H2。试判断下列离子：Mg2、Cu2、Ba2
8、、H、Ag、SO、SO、HCO、OH、NO，哪些能大量存在于此溶液中？(1)当生成Al3时，能大量存在的是_。(2)当生成AlO时，能大量存在的是_。【解析】无色溶液则一定无Cu2，当生成Al3时，为强酸性溶液，且反应放出H2，阴离子只能有SO，则一定无SO、HCO、NO、OH、Ba2、Ag。当生成AlO时，为碱性溶液，阳离子只能有Ba2，则一定无Mg2、Ag、HCO、H、SO、SO。【答案】(1)H、Mg2、SO(2)OH、Ba2、NO13用下图所示的方法研究钠与水的反应的性质，A表示带孔铝箔包住的一小块钠，回答下列各问题。(1)假如在实验刚开始以后就将镊子松开并拿出水面，“A”表现出的现象
9、是_，出现这种现象的主要原因是_。(2)根据预测，钠跟水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应的离子方程式是_，可用一种酸碱指示剂证明反应生成了氢氧化钠，这种酸碱指示剂是_，要证明反应生成的气体是氢气，实验方法是_。(3)若实验中金属钠为0.1 mol，则收集到的气体为_。AO2和H2的混合气体B0.05 mol的H2C大于0.05 mol的H2D小于0.05 mol的H2【解析】(1)因为钠比水的密度小，且反应非常剧烈，同时产生氢气，所以看到“A”浮在水面上并四处游动。(2)钠跟水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式是2Na2H2O=2Na2OHH2，检验氢氧化钠用酚酞试剂，现象为溶液变红，检验
10、氢气可将集满气体的试管口朝下移近酒精灯点燃即可。(3)0.1 mol金属钠与水反应生成氢气0.05 mol，生成氢氧化钠0.1 mol，氢氧化钠与铝反应生成氢气和偏铝酸钠，所以收集到的气体为大于0.05 mol的H2。【答案】(1)“A”浮在水面上并四处游动钠比水的密度小，且反应产生氢气(2)2Na2H2O=2Na2OHH2酚酞将集满气体的试管口朝下移近酒精灯点燃(3)C14某学习小组用下图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为_。(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_。(3)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
11、；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；检查气密性，上述操作的顺序是_(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应_。(4)B中发生反应的化学方程式为_。(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为_。(6)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_(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。【解析】(1)铝镁合金中二者与酸都反应，但铝与碱反应而镁不与碱反应，所以A中的试剂应选择NaOH溶液。(2)实验之前，将合
12、金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去合金表面的氧化物保护膜。(3)实验装置包括反应装置和排液量气装置，注意气密性检查应该在装药品之前。(5)铝的相对原子质量可利用产生的氢气求解，M。(6)如果在实验过程中未洗涤固体，则残留物质量偏大，铝的质量偏小，则测得铝的质量分数结果偏小。【答案】(1)NaOH溶液(2)除去铝镁合金表面的氧化膜(3)使D和C中的液面相平(4)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(5)(6)偏小15把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 molL1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 molL1(溶液体积变化忽略不计)。求：(1)反应中消耗HCl的物质的量。(2)该
13、混合物中铝、铁的物质的量。【解析】(1)消耗HCl的物质的量：0.2 L5 molL10.2 L4.6 molL10.08 mol。(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。2Al6HCl=2AlCl33H22 mol6 molx3xFe2HCl=FeCl2H21 mol2 moly2y解得：x0.02 mol，y0.01 mol【答案】(1)0.08 mol(2)Al：0.02 mol；Fe：0.01 mol教材习题解答1实验室里把钠保存在石蜡油或煤油中。因为钠易与空气中的氧气或水蒸气反应而变质。4NaO2=2Na2O2NaO2Na2O22Na2H2O=2NaOHH22B3.B4.D5.D6
14、.A7(1)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2(2)2Al6HCl=2AlCl33H22Al6H=2Al33H2(3)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22Al2OH2H2O=2AlO3H2(4)ZnCuCl2=ZnCl2CuZnCu2=Zn2Cu8答案6.72 L提示5.4 g铝的物质的量n(Al)0.2 mol2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 mol3 mol02 moln(H2)解得n(H2)0.3 mol，V(H2)22.4 Lmol10.3 mol6.72 L。9答案铝多铝多提示设Mg和Al都为1 kg,1 kg Mg与足量盐酸反应可放出约83 g H2,
15、1 kg Al与足量盐酸反应可放出约111 g H2，所以相同质量的Mg、Al分别与足量盐酸反应，Al放出的H2多。设镁、铝的体积都为1 000 cm3，则Mg的质量为1 738 g，约为72.4 mol，反应可产生H2 144.8 g；Al的质量为2 700 g，为100 mol，反应可产生H2 300 g，所以相同体积的Mg、Al分别与足量盐酸反应，Al放出的H2多。10铝在一定条件下燃烧时会放出大量的热，若合理利用，作为一种能源是可能的。但把铝作为民用新型能源，目前还不太现实。因为(1)自然界中只存在化合态的铝，铝是通过电解氧化铝获得的，要耗费大量的电能，造成能源浪费；(2)铝在纯氧中很
16、易点燃，但民用纯氧气目前难以实现，在空气中燃烧需要高温条件，同样难以达到；(3)铝是强还原剂和易燃物，遇强氧化剂等易发生爆炸，使用时存在安全隐患；(4)燃烧时发出耀眼的白光，会刺激人的眼睛；(5)产物氧化铝的熔点远高于铝，很难熔化，内部的铝可能反应不充分，浪费原料；(6)燃烧时反应太快，难以控制反应速率；(7)铝是热的良导体，未反应的铝会散失一部分热量，降低热效率。11铝在自然界中只能以化合态的形式存在，铁在自然界中也以化合态的形式存在，因此，单质铝和单质铁必须由人工制得，但工业上铝是用电解的方法获得的，铁是铁矿石被还原剂还原得到的，生产条件不同，成本前者高于后者；另外电解用的氧化铝要求纯度较高，使成本进一步增加，因此，铝的价格比铁高。