题目内容

钠、镁、铝、铁等金属在日常生活、工业生产、航天事业中有着广泛的用途．
（1）4.8gAl在空气中放置一段时间之后，质量变为5.28g，则未发生变化的铝的质量为

g．
（2）向10mL 0.2mol/L的氯化铝溶液中逐滴加入未知浓度的氢氧化钡溶液，测得滴加10mL与滴加30mL时所得沉淀一样多．求氢氧化钡溶液的物质的量浓度．
（3）将镁、铝合金6.3g混合物加入到某浓度的硝酸中，产生标况下的气体8.96L（假设反应过程中还原产物是NO和NO₂的混合气体），向所得溶液中加入氨水至沉淀达到最大量，沉淀干燥后测得的质量比原合金的质量增加10.2g，计算还原产物中NO和NO₂的物质的量之比．
（4）现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验（计算pH时假定溶液体积没有变化）：①向其中一份固体中加入50mL 3.0mol/L的NaOH溶液，加热使其充分反应后过滤，测得滤液的c（OH^-）为1.0mol/L；②向另一份固体中加入100mL 4.0mol/L的HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H⁺、Fe²⁺和Al³⁺三种阳离子且c（H⁺）为0.2mol/L，计算这包铝热剂中铝的质量和氧化铁的质量．

分析：（1）根据铝和氧气的关系利用差量法计算；
（2）向氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液时发生的离子反应方程式为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+H₂O，根据物质之间的关系式计算；
（3）根据金属的质量、转化为沉淀时固体增加的质量计算镁、铝的物质的量，再根据氧化还原反应中得失电子相似计算一氧化氮和二氧化碳的物质的量之比；
（4）根据题意①知，氢氧化钠过量，根据反应的氢氧化钠计算偏铝酸钠的物质的量，再根据铝原子守恒计算铝的质量；
②溶液呈酸性，说明溶液中盐酸过量，根据①知，铝离子的物质的量，再根据电荷守恒计算铁离子的物质的量，根据质量公式计算氧化铁的质量．

解答：解：（1）铝和氧气的反应方程式为4Al+3O₂=2Al₂O₃，根据方程式知，固体增加的质量就是氧气的质量，
设未参加反应的铝的质量为ag，则参加反应的铝的质量为（4.8-a）g
4Al+3O₂=2Al₂O₃ 固体质量增加
108             96
（4.8-a）g      （5.28-4.8）g
108：96=（4.8-a）g：（5.28-4.8）g
9：8=（4.8-a）：0.48，
a=4.26g，
故答案为：4.26g；
（2）n（AlCl₃）=0.2mol/L×0.01L=0.002mol，
设氢氧化钡的物质的量浓度为x，
2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂
2       3        2
       0.01xmol

0.01x×2

mol
根据铝原子守恒知，当完全转化为氢氧化铝沉淀时，n（[Al（OH）₃]=n（AlCl₃）=0.002mol，
根据2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂知，完全沉淀时需要n[Ba（OH）₂]=

0.002mol

×3=0.003mol，
根据题意知，与氢氧化铝反应的氢氧化钡的物质的量=（0.03x-0.003）mol，
根据2Al（OH）₃+Ba（OH）₂=Ba（AlO₂）₂+4H₂O可知，生成偏铝酸钡需要n[Al（OH）₃]=2n[Ba（OH）₂]=2（0.03x-0.003）mol，
根据铝原子守恒得剩余n[Al（OH）₃]=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
测得滴加10mL与滴加30mL所得沉淀同样多，所以

0.02x

mol=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
x=0.12mol/L，
答：氢氧化钡的物质的量浓度为0.12 mol/L；
（3）镁、铝最后转化为沉淀氢氧化镁和氢氧化铝，固体增大的质量是氢氧根离子的质量，则氢氧根离子的物质的量=

10.2g

17g/mol

=0.6mol，
设镁的物质的量为xmol，铝的物质的量为ymol，根据金属单质的质量、转化为沉淀增加的质量列方程得

24x+27y=6.3g

2x+3y=0.6

，
解得

x=0.15

y=0.1

，
镁、铝和硝酸反应生成氮氧化物时转移电子相等，氮氧化物的物质的量=

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，每个二氧化氮、一氧化氮分子中都只含一个氮原子，
设一氧化氮、二氧化氮的物质的量分别为n（NO）、n（NO₂），

n(NO)+n(NO2)=0.4

n(NO)×3+n(NO2)×1=0.15×2+0.1×3

，
解得

n(NO)=0.1

n(NO2)=0.3

，
则一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为0.1mol：0.3mol=1：3，
答：一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为1：3；
（4）①中氢氧化钠过量，溶液中的溶质是偏铝酸钠和氢氧化钠，溶液中n（NaOH）=1.0mol/L×0.05L=0.05mol，根据钠原子守恒得n（NaAlO₂）=（3.0-1.0）mol/L×0.05L=0.1mol，根据铝原子守恒知，铝的物质的量也是0.1mol，则m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g；每份中铝的质量相等，所以铝热剂中铝的质量是5.4g；
②该溶液呈酸性，则盐酸过量，根据②知，该溶液中铝离子的物质的量为0.1mol，铝离子的物质的量浓度=

0.1mol

0.1L

=1mol/L，溶液呈电中性，阴阳离子所带电荷相等，设亚铁离子的物质的量为n（Fe²⁺ ），根据电荷守恒得c（H⁺）+2 c（Fe²⁺ ）+3n（Al³⁺ ）=c（Cl^-），
0.2mol/L+2c（Fe²⁺）+3×1mol/L=4.0mol/L，
c（Fe²⁺）=0.4mol/L，根据铁原子守恒得则n（Fe₂O₃）=

n（Fe²⁺）=

×0.4mol/L×0.1L=0.02mol，m（Fe₂O₃）=0.02mol×160g/mol=3.2g，两份中氧化铁质量相等，所以铝热剂中氧化铁的质量为6.4g，
答：铝热剂中铝的质量是5.4g，氧化铁的质量是6.4g．

点评：本题以铝为载体考查了物质的量的有关计算，明确物质之间的反应结合原子守恒、转移电子守恒来分析解答，注意（4）中很多同学往往只计算一份中铝和氧化铁的质量而导致错误，为易错点．

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在相同条件下，等质量的下列金属（金属颗粒大小相等）与足量1mol/L盐酸反应时，速率最快的是

A.
镁
B.
铝
C.
铁
D.
钠

金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。

(1)对一些不活泼金属，可以直接用_____________的方法从其化合物中还原出来。例如汞和银。其化学方程式如下：___________________________________________________________。

(2)对于一些非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常采用_____________冶炼。例如钠、镁、铝等金属。其冶炼时发生的化学方程式分别为_____________、_____________、_____________。

(3)对于金属活动顺序表中Zn～Cu段的金属都是在高温下采用_____________，常用的还原剂有_____________、_____________、_____________、_____________等。对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用_____________冶炼。

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