高中化学学习材料
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考点11 镁、铝元素单质及其重要化合物
一、选择题
1.(2013·山东高考·9)足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()
A.氢氧化钠溶液
B.稀硫酸
C.盐酸
D.稀硝酸
【解析】选A。稀硝酸与铝反应不会产生氢气,可排除D项;NaOH溶液、稀硫酸、稀盐酸均可与Al反应产生氢气,其对应关系分别为
2NaOH~2Al,3H2SO4~2Al,6HCl~2Al,故相同质量的铝发生反应,消耗NaOH的物质的量最少,故本题答案选A。
二、非选择题
2.(2013·浙江高考·26)氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H2的化合物甲和乙。将6.00 g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 L的H2(已折算成标准状况)。甲与水反应也能放出H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2
和另一种单质气体丙,丙在标准状况下的密度为1.25 g·L-1。请回答下列问题:
(1)甲的化学式是;乙的电子式是。
(2)甲与水反应的化学方程式是。
(3)气体丙与金属镁反应的产物是(用化学式表示)。
(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙,写出该反应的化学方程式_______________________________________________________________。
有人提出产物Cu中可能还混有Cu2O,请设计实验方案验证之
_ 。
(已知:Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O)
(5)甲与乙之间(填“可能”或“不可能”)发生反应产生H2,判断理由是_ 。
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)白色沉淀可溶于NaOH溶液,该物质可能为Al(OH)3;
(2)掌握根据标准状况下气体密度计算相对分子质量的方法。
【解析】标准状况下6.72 L H2的物质的量为0.30 mol,则H2质量为0.60 g。甲与水反应生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液,则该白色沉淀为Al(OH)3。甲中铝元素的质量为6.00 g-0.60 g=5.40 g,n(Al)=0.20 mol。
因此甲的化学式为AlH3。AlH3与水反应的化学方程式为2AlH3+6H2O2Al(OH)3↓+6H2↑。
丙的相对分子质量为1.25×22.4=28,则单质丙为N2,因此乙为NH3。NH3的电子
式为。
(4)Cu中可能混有Cu2O,根据题中信息,可向产物中加入少量稀硫酸,若反应后溶
液变蓝色,则说明含有Cu2O。
(5)甲与乙可能发生反应生成H2,因为AlH3中H为-1价,NH3中H为+1价,二者可能发生氧化还原反应生成H2。
答案:(1)AlH3
(2)2AlH3+6H2O2Al(OH)3↓+6H2↑
(3)Mg3N2
(4)2NH 3+3CuO N2+3Cu+3H2O取样后加稀硫酸,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O。反之则无Cu2O
(5)可能AlH3中H的化合价为-1价,NH3中H的化合价为+1价,因而有可能发生氧化还原反应生成H2
3.(2013·上海高考·23-26)金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空:
(1)铝原子核外电子云有种不同的伸展方向,有种不同运动状态的电子。
(2)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式。
(3)硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞性的硅酸盐而无法打开,发生反应的化学方程式为。
长石是铝硅酸盐,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为。
(4)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如:
2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al 2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性(选填“强”“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是。
a.高温时Al的活泼性大于Ba
b.高温有利于BaO分解
c.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d.Ba的沸点比Al的低
【解题指南】解答本题应理解原子结构特点,运用元素周期律知识结合元素化合物知识推断陌生元素的性质。
【解析】(1)铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,原子中存在1s、2s、2p、3s、3p电子,1s、2s和3s电子各有1个伸展方向,2p电子有3个伸展方向,3p只有1个电子则只有1个伸展方向,因此铝原子核外电子云共有7种不同的伸展方向。铝原子中含有13个电子,则有13种不同运动状态的电子。
(2)镓(Ga)与铝同族,则镓的金属性比铝强,Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3强,同样不溶于氨水,因此镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl3+3NH3·H2O Ga(OH)3↓+3NH4Cl。
(3)硅酸盐玻璃中含有SiO2,SiO2可与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。
设钙长石中含有1个钙原子时,铝原子数为x,硅原子数为y,则氧原子数为1+1.5x+2y。
根据题意,则有
=,则x=4y-6。
当y=2时,x=2,氧原子数为8,钙长石的化学式为CaAl2Si2O8。
(4)根据元素周期表,金属性Ba>Mg>Al。利用反应2Al+4BaO3Ba↑
+BaO·Al2O3制备金属Ba是因为金属钡的沸点低,容易气化,逸出反应体系,促使反应正向进行,收集钡的蒸气,可以得到金属钡。
答案:(1)713
(2)GaCl3+3NH3·H2O Ga(OH)3↓+3NH4Cl
(3)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
CaAl2Si2O8
(4)弱 d
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