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鐵鋁合金是一種新型高溫結構材料。

（1）圖9表示室溫時不同組份的Fe₃Al在65%濃HNO₃ 中的腐蝕情況。由圖9可看出添加了       （填符號）元素的合金耐蝕性最差。
（2）高溫條件下，Al和Fe₂O₃按一定比例混合反應可制得Fe₃Al，寫出該反應的化學方程式            。

（3）某校興趣小組欲測定另一種鐵鋁硅合金（Fe_xAl_ySi_z）粉末的組成。
①小明同學提出如下方案：準確稱取1.46g該合金粉末，再加入足量NaOH溶液（Si+2NaOH+H₂O＝Na₂SiO₃+2H₂↑），充分反應后過濾，通過測定剩余固體質量及收集到氣體的體積，可計算出此合金的組成。寫出Al與NaOH溶液反應的離子方程式            。
②小軍同學認為該方案難以測定標準狀況下氣體的體積，操作不簡便。于是他設計了第二種方案：準確稱取1.46g該合金粉末，加入過量鹽酸溶液充分反應后過濾，測定剩余固體質量0.07g。向濾液中滴加足量濃NaOH溶液，充分攪拌、過濾、洗滌得固體。再將所得固體充分加熱、灼燒得紅棕色粉末1.60g。試通過計算確定此合金的組成。

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(1)圖表法、圖象法是常用的科學研究方法．

短周期某主族元素M的電離能情況如圖(A)所示．則M元素位于周期表的第________族．

圖B是研究部分元素的氫化物的沸點變化規律的圖像，折線c可以表達出第________族元素氫化物的沸點的變化規律．不同同學對某主族元素氫化物的沸點的變化趨勢畫出了兩條折線－－折線a和折線b，你認為正確的是a還是b？并說出理由：________．

(2)．人類在使用金屬的歷史進程中，經歷了銅、鐵、鋁之后，第四種將被廣泛應用的金屬被科學家預測為是鈦(₂₂Ti)，它被譽為“未來世紀的金屬”．

試回答下列問題：

Ⅰ．Ti元素的基態原子的價電子層排布式為________；

Ⅱ．在Ti的化合物中，可以呈現＋2、＋3、＋4三種化合價，其中以＋4價的Ti最為穩定；

①偏鈦酸鋇的熱穩定性好，介電常數高，在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用．偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結構示意圖如右圖，它的化學式是________．

②已知Ti³⁺可形成配位數為6的配合物．現有含鈦的兩種顏色的晶體，一種為紫色，另一種為綠色，但相關實驗證明，兩種晶體的組成皆為TiCl₃·6H₂O．為測定這兩種晶體的化學式，設計了如下實驗：

A．分別取等質量的兩種配合物晶體的樣品配成待測溶液；

B．分別往待測溶液中滴入AgNO₃溶液，均產生白色沉淀；

C．沉淀完全后分別過濾得兩份沉淀，洗滌干燥后稱量，發現原綠色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應得到的白色沉淀質量為紫色晶體的水溶液反應得到沉淀質量的．

則綠色晶體配合物的化學式為________________．

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③n=1                 ④n＞1

例8下列各組離子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不產生沉淀的是                                                     （    ）

A.Na⁺  Ba²⁺  Cl^-  SO₄^2-               B.K⁺  AlO₂^-  NO₃^-   OH^-

C.H⁺  NH₄⁺  Al³⁺   SO₄^2-               D.H⁺  Cl^-  CH₃COO^-   NO₃^-

[思路]：離子共存問題，一直是高考的“熱點”。解決這類問題，只要考慮兩大方面即可：（1）能否發生復分解反應，（2）能否發生氧化還原反應。若兩類反應均不發生，則可共存。

[解析]:Al³⁺只能存在于酸性條件下，故C可共存，但加入氨水后可生成Al(OH)₃沉淀，且不溶于溶液中銨鹽；AlO₂^-存在于堿性環境中，加入氨水后不會產生沉淀；A答案中Ba²⁺、SO₄^2-不共存，而D中的H⁺ 和CH₃COO^-不能共存。故選B。

例9.下列離子方程式正確的是                        （           ）

A.稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應

H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+OH^-=BaSO₄↓+H₂O

B.硫酸鋁溶液中滴入氨水

Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃ ↓

C.碳酸氫鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液

Mg²⁺+2HCO₃^-+4OH^-=Mg(OH)₂↓+CO₃^2-+2H₂O

D.硝酸鋁溶液中滴加少量的氫氧化鈉溶液

Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃ ↓

[思路與解析]：A式錯在若一種物質中有兩種或兩種以上的離子參加反應，必須維持在原物質中的微粒數比，在稀硫酸中1個SO₄^2-離子對應兩個H⁺離子，在氫氧化鋇中1個Ba²⁺對應2個OH^-離子，故該反應的離子方程式為：

2H⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O

B項中氨水（NH₃?H₂O）為一元弱堿，是弱電解質，應該保留分子式，故該反應的離子方程式為：Al³⁺+3 NH₃?H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄⁺

C項中的碳酸氫鎂屬易溶且易電離的物質，它與NaOH溶液反應，屬酸式鹽與堿的反應。變成的是正鹽MgCO₃，而Mg²⁺和OH^-結合生成的Mg(OH)₂因其溶解度較MgCO₃低的多，根據離子反應總是向著離子減少的方向進行的規律，Mg²⁺變成Mg(OH)₂而不會生成MgCO₃，該離子方程式是正確的。

D項在過量的硝酸鋁溶液中滴加少量的NaOH溶液，生成的Al(OH)₃沉淀不會溶解，故該離子方程式是正確的。

故選C、D。

例10 今有鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁。可分別采用如下化學方程式所表示的兩種方法：

①2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

  Al₂(SO₄)₃+6NaOH=2Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄

②2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

  2NaAlO₂+2H₂O+H₂SO₄=2Al(OH)₃↓+Na₂SO₄

（1）上述那一種方法比較節約試劑？（提示：試從每生產2molAl(OH)₃所耗費的試劑用量給予說明）

（2）原料相同，請設計一種更為節約試劑的方法（以方程式表示，并說明其可以最節約試劑的根據）。

思路與解析：（1）Al即可以跟稀硫酸，也可跟氫氧化鈉溶液反應放出氫氣。反應后如果再以H₂SO₄或NaOH溶液處理，實際上是調控pH，使之得到Al(OH)₃，達到制備的目的。先用酸，后用堿，還是先用堿，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、堿用量卻不同。同樣是制備2molAl(OH)₃，前法需2molAl、3molH₂SO₄、6molNaOH；后法只需2molAl、1molH₂SO₄、2molNaOH，顯然，后法較前法節約了酸、堿試劑。

（2）仔細觀察第一種方法，它第一步生成的是Al₂(SO₄)₃，略有酸性，所以要用較多的NaOH。第二種方法生成的是NaAlO₂，略有堿性，所以要用較多的硫酸。因此，設想是否能用略有酸性的Al₂(SO₄)₃和略有堿性的NaAlO₂自己中和呢？聯合兩法可設計出第三種方法。

2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

Al₂(SO₄)₃+6NaAlO₂+12H₂O=8Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄

相當于制備2molAl(OH)₃需要的原料為2molAl、0.75molH₂SO₄、1.5molNaOH,確實節約了試劑。

例11：某復鹽的化學式AxB(ED₄)y?z H₂O,已知x、y、z均為正整數，且x+y+z=10，用該晶體完成下列實驗：①稱取晶體40.2g，加熱至質量不再改變，質量減少了10.8g，②將剩余固體溶于水，配成200mL溶液，取出20mL，向其中加入過量的Ba(OH)₂溶液，ED₄離子和B離子完全沉淀，經測定為5.24g，③將沉淀物加到足量的鹽酸中，固體質量又減少了0.580g。

試通過計算和推理回答A、B是何種元素及晶體的化學式。

[思路]：所謂復鹽，即含有兩種或兩種以上的金屬離子（含NH₄⁺ ）和一種酸根離子的鹽。題設復鹽的化學式為AxB(ED₄)y?z H₂O，顯然A、B為簡單金屬離子；ED₄離子和B離子與過量的Ba(OH)₂溶液反應得到兩種沉淀物，顯然是陰離子ED₄離子與Ba²⁺  結合得一沉淀，陽離子B離子與OH^-結合得一沉淀，且可溶于鹽酸的必為B離子與OH^-結合得到的金屬B的難溶氫氧化物，另一不溶于鹽酸的必為ED₄離子與Ba²⁺  結合得到的難溶性鋇鹽，而且從陰離子的形式使我們想起了SO₄^2-，即初步確認難溶性鋇鹽為BaSO₄。

[解析]：這類問題的解決，一般還要輔之于定量的計算，由題給實驗數據，在4.02g復鹽中：

結晶水的物質的量為：10.8g÷18g/mol=0.600mol

初步確認的SO₄^2-的物質的量為：｛（5.24g-0.580g）÷233g/mol｝×200mL/20mL=0.200mol

這樣，該復鹽中y：z=0.200：0.600=1：3

這就找到了解決問題的突破口，因為有了y：z=1：3，加之題給x+y+z=10，就創造了利用數學手段，結合化學意義進行討論進而確認的機會。討論：

當y=1時，z=3，則x=6，依該結論，則該復鹽的化學式當初步確定為A₆B(ED₄)?3H₂O，這顯然與化合價法則相矛盾。原假設不能成立。

當y=2時，z=6，則x=2，依該結論，則該復鹽的化學式當初步確定為A₂B(ED₄)₂?6H₂O，且可能成立的情況必然為A為+1價，則B必為+2價。依上述推論推得的40.2g中含結晶水0.600mol，則含A為0.200mol、B為0.100mol，可知生成金屬B的氫氧化物的化學式為B（OH）₂,且其摩爾質量為：

（0.58g×200mL/20mL）/0.100mol=58.0g/mol

易得金屬B的相對原子質量為58.0-17.0×2=24.0，顯然B元素為Mg。40.2g復鹽中A元素的質量為：

40.2g-10.8g-96g/mol×0.2mol-2.4g=7.80g

金屬A的摩爾質量為：7.80g÷0.2mol=39.0g/mol,所以A元素為K元素。

這樣復鹽的化學式是K₂Mg(SO₄)₂?6H₂O。

例12.向已知含有Zn²⁺的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)₂生成，繼續滴加氨水使其過量，沉淀溶解，生成了[Zn(NH₃)₄](OH)₂。此外Zn(OH)₂即可溶于鹽酸，又可溶于NaOH溶液，生成ZnO₂^2-,所以Zn(OH)₂是一種兩性氫氧化物。

現有四種離子，每組有兩種金屬離子。請各選一種試劑，將它們兩者分開。可供選擇的試劑有：

A.硫酸    B.鹽酸    C.硝酸    D.氫氧化鈉溶液    E.氨水   

根據上述內容填寫下表：

離子組

選用試劑代號

沉淀物化學式

保留在溶液中的離子

①Zn²⁺和Al³⁺

②Zn²⁺和Mg²⁺

③Zn²⁺和Ba²⁺

④Mg²⁺和Al³⁺

[思路]：本題給出的知識性信息是Zn(OH)₂兩性和可生成溶于水的[Zn(NH₃)₄](OH)₂。運用它們的化學性質，選擇適當的試劑加以分離。

[解析]：①Zn²⁺和Al³⁺的分離：由于Al(OH)₃和Zn(OH)₂均為兩性氫氧化物，不能用酸堿加以區分，但是Zn²⁺可與過量的氨水反應，生成Zn(NH₃)₄²⁺，Al³⁺無此性質，可選用氨水（E）為試劑，生成沉淀Al(OH)₃，留在溶液中的為Zn(NH₃)₄²⁺。

②Zn²⁺和Mg²⁺的分離：因Zn(OH)₂為兩性氫氧化物，Mg(OH)₂無兩性且為難溶于水的沉淀，可選用NaOH（D）為試劑。沉淀為Mg(OH)₂，留在溶液中的離子為：ZnO₂^2-。

③Zn²⁺和Ba²⁺的分離：由于BaSO₄難溶于水且不溶于酸，而ZnSO₄則能溶于水，可選用H₂SO₄（A）為試劑。沉淀為BaSO₄，保留在溶液中的離子為Zn²⁺。

④Mg²⁺和Al³⁺的分離：Al(OH)₃有兩性，能溶于過量的NaOH溶液中，Mg(OH)₂無兩性且為難溶于水的沉淀，可選用NaOH（D）為試劑。沉淀為Mg(OH)₂，留在溶液中的離子為：AlO₂^-。

4．實戰演練

一、選擇題

1.(2001年春季高考題）將一定質量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H₂SO₄反應，生成H₂ 2.8 L(標準狀況)，原混合物中的質量可能是?

A.2 g                                      B.14 g?

C.8 g                                                D.10 g?

2.將某物質的量的鎂和鋁相混合，取等質量的該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是?

A.3 mol?L^－1 HCl?

B.4 mol?L^－1的HNO₃?

C.8 mol?L^－1 NaOH?

D.18 mol?L^－1 H₂SO₄?

3.人的純凈的胃液是一種強酸性液體，pH在0.9～1.5左右，氫氧化鋁是一種治療胃液過多的胃藥的主要成分，目前這種胃藥已不常用，原因主要是?

A.長期攝入鋁元素不利于人體健康?

B.它不能中和胃液?

C.它不易溶于胃液?

D.它的療效太差?

4.下列氣體逐漸通入NaAlO₂溶液中，開始時產生沉淀，繼續通入氣體時沉淀又溶解，該氣體是?

A.NO₂                                                     B.NO?

C.CO₂                                                      D.H₂S?

5.在硝酸鋁和硝酸鎂的混合溶液中，逐滴加入稀氫氧化鈉溶液，直至過量。下列表示氫氧化鈉加入量(ｘ)與溶液中沉淀物的量（ｙ）的關系示意圖中正確的是?

6.在氯化鎂和硫酸鎂的混合液中，若Mg^2＋與Cl^－的物質的量濃度之比為4∶3時，下列判斷正確的是?

A.溶液中Mg^2＋與SO的物質的量濃度相等?

B.溶液中Mg^2＋與SO物質的量濃度之比為5∶8?

C.溶液中Mg^2＋與SO物質的量濃度之比為8∶5?

D.溶液中氯化鎂和硫酸鎂物質的量相等?

7.將AlCl₃溶液和NaOH溶液等體積混合得到的沉淀物和溶液中所含鋁元素的質量相等，則原AlCl₃溶液和NaOH溶液物質的量濃度之比可能是?

A.2∶3                                              B.1∶3?

C.1∶4                                              D.2∶7?

8.ｍ ｇ鈉、鋁混合物，放入n ｇ水中，反應停止后，仍有不溶物a ｇ，則溶液中溶質為

A．NaOH?

B．NaAlO₂?

C．NaOH和NaAlO₂?

Ｄ．無法確定?

9.將鋁粉放入燒堿溶液中，若反應過程中有1．5　mol電子發生轉移，則參加反應的水為?

A．9　ｇ?                                      B．18�。�?

C．0．5　mol?                              D． mol?

10.將物質X逐漸加入Y溶液中，生成沉淀物質的量n₂與所加X的物質的量n₁的關系如圖所示。符合圖示情況的是?

A

B

C

D

X

NaOH

AlCl₃

HCl

NaAlO₂

Y

AlCl₃

NaOH

NaAlO₂

HCl

二、非選擇題（共50分）?

11.(12分)在50　ｍL　b　mol?L^－1 AlCl₃溶液中加入50�。鞮　a　mol?L^－1　NaOH溶液。

(1)當a≤3b時，生成Al（OH）₃沉淀的物質的量為                    。?

(2)當a、b滿足                    條件時，先有沉淀，后又有部分沉淀溶解，此時Al（OH）₃的質量為                    ｇ。

12.(12分)今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁�？煞謩e采用如下化學方程式所表示的兩種方法：?

①2Al＋3H₂SO₄===Al₂（SO₄）₃＋3H₂↑?

Al₂（SO₄）₃＋6NaOH===2Al（OH）₃↓＋3Na₂SO₄?

②2Al＋2NaOH＋2H₂O===2NaAlO₂＋3H₂↑?

2NaAlO₂＋H₂SO₄＋2H₂O===2Al（OH）₃↓＋Na₂SO₄?

(1)上述哪一種方法比較節約試劑?［提示：試從每生產2　mol　Al（OH）₃所耗費的試劑用量予以說明］?

(2)原料相同，請設計一種更為節約試劑的方法(以方程式表示，并說明其可以最節約試劑的根據)。?????????

13.(10分)鎂是一種很活潑的金屬，常用作脫硫劑、脫氧劑。在電子工業中利用鎂制取硅的反應為：?

2Mg＋SiO₂2MgO＋Si?

同時有副反應發生：2Mg＋SiMg₂Si?

Mg₂Si遇鹽酸迅速反應生成SiH₄(硅烷）。?

SiH₄在常溫下是一種不穩定、易分解的氣體。?

（1）圖（甲）是進行Mg與SiO₂反應的實驗裝置。?

Ⅰ.由于O₂的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入X氣體作為保護氣。X氣體應選用①CO₂、②N₂、③H₂中的                    。

Ⅱ.實驗開始時，必須先通入X的氣體，再接通電源加熱反應物，其理由是                    ；當反應引發后，切斷電源，反應能繼續進行，其原因是                    。

Ⅲ.反應結束時，待冷卻至常溫后，關閉K，從分液漏斗處加入稀鹽酸，可觀察到導管口a處有閃亮的火星。據此現象可推知                    在空氣中能自燃。?

（2）圖（乙）所示裝置進行的實驗如下：先關閉K，使A中反應進行；加熱玻璃管C，可觀察到C管中發出耀眼白光，產生白煙，管壁上附著有淡黃色物質。實驗完成后，將C管中固體全部加入鹽酸中，有臭雞蛋氣味的氣體生成。?

Ⅰ.C中的Mg應放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，這是因為                    。

Ⅱ.停止實驗時，先打開K，再停止滴加濃硫酸并熄滅酒精燈。橡膠氣膽B在實驗中的作用是                    。

Ⅲ.C中全部反應產物有                、                    、               。（填化學式）?

14.(8分)有鋁粉和四氧化三鐵組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下灼燒，使之充分反應。將所得混合物研細并分成兩等份，分別投入過量的燒堿溶液和鹽酸中。充分反應后，前者消耗ｍ　mol　NaOH，放出氣體0．336　L；后者消耗n　mol　HCl，放出氣體V L。若將等質量的這種鋁熱劑中的鋁粉與足量的稀硫酸作用，可得3．36　L氣體(氣體體積均在標準狀況下測定。)求：?

(1)該鋁熱劑的質量分數。?

(2)ｍ、ｎ、Ｖ的值。

15.(8分)在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗，三組各取30　ｍL同濃度的鹽酸溶液，加入同一種鎂鋁合金粉末，產生氣體，有關數據列表如下：?

實驗序號

甲

乙

丙

合金質量(ｍｇ)

255

385

459

生成氣體體積（ｍL）

280

336

336

(1)甲組實驗中，鹽酸                     (填“過量”“適量”或“不足量”)，理由是                            。乙組實驗中，鹽酸                     (填“過量”“適量”或“不足量”)，理由是                    。要算出鹽酸的物質的量濃度，題中可作計算依據的數據是                    ，求得的鹽酸的物質的量濃度為                    。

(2)求合金中Mg、Al的物質的量之比，題中可作計算依據的數據是                    ，求得的Mg、Al的物質的量之比為                    。

(3)在丙組實驗之后，向容器中加入1　mol?L^－1的氫氧化鈉溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成含鋁的沉淀，并使Mg^2＋剛好沉淀完全，再過濾出不溶固體，求濾液中各溶質的物質的量和所加入氫氧化鈉溶液的體積(寫計算過程)。

附參考答案

一、1.C?

2.解析：鎂、鋁不能與HNO₃、濃H₂SO₄反應產生H₂；Mg不與NaOH反應，Al能；Mg\,Al都能與鹽酸反應產生H₂。?

答案：A?

3.A  4.A  5.C  6.C  7.AD  8.B  9.AC  10.C?

二、11.（1）a mol  (2)3b＜a＜4b  (15.6b－3.9a)

12.(1)方法②比方法①更節約試劑。?

(2)2Ａl＋3H₂SO₄===Ａl₂（SO₄）₃＋3H₂↑?

2Ａl＋2NaOH＋2H₂O===2NaＡlO₂＋3H₂↑?

Ａl₂（SO₄）₃＋6NaＡlO₂＋１2H₂O===8Ａl（OH）₃↓＋3Na₂SO₄?

相當于制備2molＡl（OH）₃所用原料為2mol�。羖、mol　H₂SO₄、１．5　mol　NaOH，確實節約了試劑。

13.（1）Ⅰ.③  Ⅱ.防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸  Mg與SiO₂的反應是放熱反應  Ⅲ.SiH₄?

(2)Ⅰ.同在加熱條件下，Mg能與玻璃中的SiO₂反應  Ⅱ.防止C管降溫時因氣體壓強減小，而引起D中溶液倒流  Ⅲ.MgO  S  MgS?

14.(1)Al:27.95%  Fe₃O₄:72.05%?

(2)m=0.05 mol  n=0.24 mol  V=1.344 L?

15.(1)過量  因為乙組所用合金量比甲組多，產生H₂也多，說明甲組中HCl未反應完  不足量  因為甲組255�。绾辖鹕�成H₂　280　ｍＬ，每克合金生成H₂：ｍＬ。若乙組中合金耗盡，應生成H₂：×385＝423�。恚蹋瑢嶋H只生成336�。恚�，所以鹽酸不足量  鹽酸30�。恚�、氣體336�。恚�  １　mol?Ｌ^－1?

(2)合金255　ｍｇ，氣體280　ｍＬ  １∶1?

(3)濾液中溶質為NaCl，NaＡlO₂?

設丙組中Ｍｇ、Ａl的物質的量均為ｘ?

則24ｘ＋27ｘ＝0．459   ｘ＝0．009　mol?

根據Cl元素守恒：?

ｎ（NaCl）＝ｎ（HCl）＝１×0．03＝0．03　mol?

根據Ａl元素守恒：ｎ（NaＡlO₂）＝ｎ（Ａl）＝0．009　mol?

由Na元素守恒：ｎ（NaOH）＝ｎ（NaCl）＋ｎ（NaＡlO₂）＝0．03＋0．009

＝0．039　mol

V（NaOH）＝＝0．039�。蹋�39�。恚�