人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料优秀课时作业

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一、单选题
1. 有关铝制餐具下列使用较为合理的是
A. 盛放烧碱 B. 烧煮开水
C. 用金属丝擦洗表面的污垢 D. 用碱水洗涤
2. 某同学将一块铝箔用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落，而是好像被一层膜兜着，则下列说法错误的是 (    )
A. 兜着液体的这层膜是氧化铝
B. 该实验说明了氧化铝的熔点高于铝的熔点
C. 铝极易与空气中的氧气反应，在其表面形成氧化物保护膜
D. 铝的化学性质较稳定，即使加热到熔化也不与空气中的氧气反应
3. 下列说法正确的是(    )
A. Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B. 因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C. Al2O3能与所有的酸碱溶液反应
D. 氧化铝坩埚不可以用于熔融NaOH
4. 下列关于Al2O3的说法正确的是(    )
A. Al2O3也可以通过分解反应制得
B. Al2O3加热分解为铝和氧气
C. Al2O3结构致密，所以可用铝制容器盛盐酸和NaOH溶液等
D. 擦去表面氧化膜的铝条，在酒精灯上灼烧时，熔化的铝滴落下来
5. 化学与生活密切相关。下列化学事实叙述错误的是(    )
A. 铝是地壳中储量最丰富的金属，其价格也比铁的价格低
B. 铁不能与冷、热水反应，但能与水蒸气反应
C. 碳酸钠和碳酸氢钠之所以可作食用碱或工业用碱，是因其溶液都显碱性
D. 铝在高温时可以燃烧，而氧化铝却可以作优良的耐火材料
6. 有关铝的用途是利用铝的化学性质的是(    )
A. 高压铝锅 B. 焊接钢轨 C. 铝制导线 D. 包装铝箔
7. 有a g、b g两份铝粉，分别置于足量的NaOH溶液和盐酸中，在相同条件下，收集到H2的体积相同。下列有关叙述一定正确的是(    )
A. a=b
B. a>b
C. c(NaOH)=c(HCl)
D. 消耗的n(NaOH)与消耗的n(HCl)相等
8. 等物质的量的Na和Al两种金属加入足量水中，生成26.88 L(标准状况下)的气体，则下列描述错误的是(    )
A. 金属Na无剩余 B. 金属Al有剩余
C. 所得溶液中溶质为NaAlO2 D. Na的物质的量是0.6 mol
9. a、b、c、X是中学化学中常见的四种物质，且a、b、c中含有同一种元素，其转化关系如图所示。下列说法不正确的是(    )
A. 若a、b、c均为厨房中常用的物质，则构成c中的阳离子半径小于其阴离子半径
B. 若a为一种气态氢化物，X为O2，则a分子中可能含有10个或18个电子
C. 若b为一种两性氢氧化物，则X可能是强酸，也可能是强碱
D. 若a为固态非金属单质，X为O2，则O元素与a所含元素的原子序数之差可能为8
10. 工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是。(    )

A. ④⑤ B. ③④ C. ②⑤ D. ①②
11. 以Al2O3为原料制取氢氧化铝，最好的方法是。(    )
A. 将Al2O3溶于水
B. 将Al2O3先溶于盐酸中，之后滴加氢氧化钠溶液
C. 将Al2O3先溶于盐酸中，之后滴加氨水
D. 将Al2O3先溶于NaOH溶液中，之后滴加盐酸
12. 将4.6 g Na和2. 7 g Al同时加入足量的水中充分反应，将反应后的溶液稀释、定容为500 mL.下列说法中正确的是(    )
A. 反应中放出的气体在标准状况下的体积为2.24 L
B. 参加反应的水的质量与加入Al的质量相等
C. 所得溶液中Na+和Al3+的物质的量之比为2∶1
D. 所得溶液中阳离子和阴离子的物质的量之比为1∶1
13. 一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中，完全反应后产生3.36L(标准状况下)气体；用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中，在标准状况下产生5.6L的气体，则该合金中铝、铁的物质的量之比为(    )
A. 1：1 B. 2：5 C. 3：2 D. 3：5
14. 下列有关铝及其化合物的说法正确的是 (    )
A. 可用NaOH溶液除去Fe2O3中的Al2O3
B. 铝表面有氧化膜保护，铝锅可以长时间盛放酸碱性溶液
C. 氯化铝溶液与NaOH溶液互滴现象完全相同
D. 实验室常用NaOH溶液和AlCl3溶液制备Al(OH)3
二、填空题
15. 铝(熔点660 ℃)是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3(熔点2 045 ℃)和冰晶石(Na3AlF6，六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得。回答下列问题：
(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰，铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为_______________________________。
(2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热，可观察到铝熔化而不滴落，原因是____________________；铝是活泼金属，但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟，取出后迅速洗净，可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中，表面会快速生长出蓬松的白毛(Al2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中，可迅速反应产生气泡，该反应的化学方程式为____________________________；铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是_________________________；
(3)饮用水中的NO 3-对人体健康会产生危害。为了降低饮用水中NO 3-的浓度，有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO 3-还原为N2，该反应的离子方程式为____________________。
(4)将0.1 mol·L-1AlCl3溶液和10% NH4F溶液等体积混合，充分反应后滴加氨水，无沉淀析出。则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为_____________________________。
16. 称取一定质量的镁铝合金样品放入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并放出气体，待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。回答下列问题：

(1)合金中Al的质量为__________。
(2)NaOH溶液的物质的量浓度为__________。
(3)稀硫酸的物质的量浓度为__________。
三、流程题
17. KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。

请回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用__________(填序号)。
A.HCl溶液 B.H2SO4溶液 C.氨水 D.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的离子方程式为______________________________________。
(3)沉淀B的化学式为_______________。
(4)由沉淀B生成KAl(SO4)2的化学方程式为________________________________________。
(5)向30 mL 1 mol·L-1的KAl(SO4)2溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L-1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为_________。
(6)写出明矾在其他方面的应用________________________。
四、实验题
18. 某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。

请回答：
⑴写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：_______________________。
⑵试剂X是______________；D是______________。
⑶在步骤Ⅱ时，用如图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，可采取的改进措施是_____________。

⑷由固体F制取硫酸铜溶液，通常有两种方案：
方案一：将固体F在加热条件下与浓硫酸反应；
方案二：将固体F投入热的稀硫酸中，然后通入氧气；
方法一的缺点为：_________________________________________________。
19. 合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究小组的同学，为测定某含镁6%∼9%的铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
【方案一】
(1)称取8.1g铝镁合金粉末样品，溶于VmL 3.0mol·L-1 NaOH溶液中，充分反应。则V________(填范围)。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
【方案二】
将5.88g铝镁合金与足量稀硫酸反应，测定生成气体的体积。
(3)同学们拟选用图甲实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置的连接顺序是A接，接，接(填接口字母，可不填满)。(    )
②实验结束时，在测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是_________(填序号)。
A.待实验装置冷却后再读数
B.上下移动量筒H，使其中液面与广口瓶中液面相平
C.上下移动量筒K，使其中液面与广口瓶中液面相平
D.视线与凹液面的最低点相切，读取量筒中水的体积
(4)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图乙所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是_______________________________________________________。
②实验后测得生成的氢气在标准状况下的体积为7.168L，则铝的质量分数为________。(精确到0.01%)
五、简答题
20. (1)铝是地壳中含量最多的金属元素，画出铝原子结构示意图_______。在酒精灯的火焰上灼烧铝片，可观察到铝熔化但不滴落，说明铝的熔点比较____________(高、低)，外层氧化铝薄膜是_____________________(疏松、致密)的。
(2)画双线桥，请标出变价元素化合价、电子得失及转移数目，并回答下列问题：   2Na  +  2H2O  = 2 NaOH  + H2↑
①还原剂是_____________，被____________(氧化、还原)。   
②当有2molNa反应时，转移________ mol电子，生成H2_________ L(标准状态下)。
答案和解析
1.【答案】B 
【解析】A.铝及其表面的氧化膜(氧化铝)都可以与NaOH反应，所以铝制仪器不能用于盛放烧碱 ，故A错误；
B.铝及其表面的氧化膜(氧化铝)与热水很难反应，所以可用铝制仪器烧煮开水，故B正确；
C.铝制品表面有一层致密的氧化薄膜，可以起到保护作用，若用金属丝擦表面的污垢，会破坏保护膜，故C错误；
D.铝及其表面的氧化膜(氧化铝)都可以与碱性溶液反应，所以铝制仪器不能用碱液洗涤污垢，故D错误。
故选B。 
2.【答案】D 
【解析】将铝箔用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热，铝和氧气反应生成了氧化铝，又因三氧化二铝的熔点高于铝的熔点，而三氧化二铝在铝的表面，所以加热铝箔的时候铝熔化了但是不会滴落。
故选D。  
3.【答案】D 
【解析】A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，但它是Al(OH)3对应的氧化物，故A错误；
B.Al2O3是两性氧化物，故B错误；
C.Al2O3和强酸、强碱反应，与弱碱、酸性较弱的酸如碳酸等不反应，故C错误；
D.Al2O3可跟强酸、强碱溶液反应，故氧化铝坩埚不可以用于熔融NaOH，故 D正确。
故选D。  
4.【答案】A 
【解析】A.氢氧化铝在加热条件下分解生成Al2O3，故A正确；
B.熔融的Al2O3电解分解产生铝和氧气，故B错误；
C.Al2O3和Al既能与盐酸又能与NaOH溶液反应，所以不可用铝制容器盛盐酸和NaOH溶液，故C错误；
D.铝条在酒精灯上灼烧时生成氧化铝，因Al2O3的熔点很高，所以熔化的铝滴不会落下来，故D错误。  
5.【答案】A 
【解析】A.铝是地壳中储量最丰富的金属，但铝的价格比铁贵，主要原因是金属的冶炼过程较为复杂，故A错误；
B.铁不能与冷、热水反应，但铁在高温条件下能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，故B正确；
C.碳酸钠和碳酸氢钠之所以可作食用碱或工业用碱，是因其溶液都显碱性，故C正确；
D.铝在高温时可以燃烧，而氧化铝却可以作优良的耐火材料，故D正确；
故选A。  
6.【答案】B 
【解析】A.高压铝锅，利用的是铝的导热性，属于物理性质，故A不选；
B.焊接钢轨是利用铝的强还原性，铝与氧化铁反应生成单质铁，属于化学性质，故B选；
C.铝制导线，导电过程是自由电子的移动，没有新物质生成，利用的是铝的物理性质，故C不选；
D.包装铝箔是利用铝的延展性，没有新物质生成，属于物理性质，故D不选；
故选B。  
7.【答案】A 
【解析】依据得失电子守恒知a=b，A项正确，B项错误；因酸、碱均是足量的，且体积未知，故无法确定酸、碱的浓度，c(NaOH)和c(HCl)可能相等，也可能不相等，C项错误；由2Al+6H+2Al3++3H2↑，2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑知消耗酸、碱的物质的量不相等，D项错误。
8.【答案】B 
【解析】Na能与冷水反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，Al能与NaOH溶液发生反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑，Na和Al物质的量相等，两种金属恰好完全反应，设Na和Al的物质的量均为x，根据信息得出x2+3x2=26.88L/(22.4 L·mol-1)，x=0.6 mol。Na能与冷水发生反应，且水是足量的，即Na无剩余，A正确。0.6 mol Na与水反应，产生0.6 mol NaOH，0.6 mol Al恰好与0.6 mol NaOH反应，Al无剩余，B错误。由上述分析知，所得溶液中溶质为NaAlO2，C正确。由上述分析知，n(Na)=0.6 mol，D正确。
9.【答案】D 
【解析】若a、b、c均为厨房中常用的物质，则a为Na2CO3，X为盐酸，b为NaHCO3，c为NaCl，Na+的半径小于Cl-的半径，A项正确。若a为H2S，则b为S，C为SO2，H2S中有18个电子；若a为CH4，则b为CO，C为CO2，CH4中有10个电子，B项正确。若b为一种两性氢氧化物，则b为Al(OH)3，X是强酸时，c中含有Al3+，a中含有AlO2-；X为强碱时，c中含有AlO2-，A中含有Al3+，C项正确。若a为C，X为O2，b为CO，c为CO2，C和O的原子序数相差2；若a为S，X为O2，b为SO2，S与O2反应不能直接生成SO3，满足转化条件的物质原子序数不满足要求，满足原子序数要求的物质不满足转化条件，D项错误。
10.【答案】A 
【解析】由流程图可知，反应③得到的滤液为NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。

11.【答案】C 
【解析】Al2O3不溶于水，A项不能制得Al(OH)3；B、C、D三项中的方法均能制得Al(OH)3，但B项中加入NaOH与D项中加入盐酸的量不好控制，过量后均能使Al(OH)3溶解，而C项中加人的氨水不能使Al(OH)3溶解，是制取Al(OH)3的最好方法。
12.【答案】D 
【解析】4.6 g钠的物质的量为4.6g23g/mol=0.2mol，2.7gAl的物质的量为2.7g27g/mol=0.1mol. 
Na和水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
                     0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol        生成n(NaOH)=0.2mol，
NaOH和Al反应：2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑                     
                            0.1mol 0.1mol 0.1mol 0.1mol  0.15mol   
NaOH过量，Al完全反应，反应后的溶质为0.1molNaAlO2、0.1molNaOH，
A.因钠与水反应和铝与碱反应都放出气体，气体在标准状况下的体积为22.4L/mol×0.25mol=5.6L，故A错误；
B.因反应共消耗水0.3mol，质量为5.4g，Al的物质的量为0.1mol，质量为2.7g，故B错误；   
C.因反应后溶液中含有0.1molNaAlO2、0.1molNaOH，没有Al3+，故C错误；
D.因反应后溶液中含有0.1molNaAlO2、0.1molNaOH，阳离子和阴离子的物质的量之比为1：1，故D正确。
故选D。
13.【答案】A 
【解析】合金溶于足量的NaOH溶液中，铝和氢氧化钠反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，产生气体氢气3.36L(标准状况)，其物质的量=3.36L22.4L/mol=0.15mol，由方程式可知n(Al)=23n(H2)=0.15mol×23=0.1mol，同样质量的铝铁合金溶于足量的盐酸中，Fe、Al都反应产生氢气，Al与足量的氢氧化钠溶液、盐酸反应产生氢气体积相等，则Fe反应生成氢气体积=5.6L-3.36L=2.24L，其物质的量=2.24L22.4L/mol=0.1mol，根据Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知，n(Fe)=n(H2)=0.1mol，故合金中铝、铁的物质的量之比=0.1mol：0.1mol=1：1，故A正确。
故选：A。
14.【答案】A 
【解析】A.氧化铝是两性氧化物和酸、碱都可以发生反应，而Fe2O3不与NaOH溶液反应，所以可用NaOH溶液除去Fe2O3中的Al2O3，故A正确；
B.铝及其氧化膜都能和酸、碱反应，所以铝锅不可以长时间盛放酸、碱性溶液，故B错误；
C.向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，氢氧化钠过量时沉淀溶解，但向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，先没有沉淀生成，现象不同，故C错误；
D.氢氧化铝能溶于强碱强酸溶液，所以不能用可溶性铝盐和NaOH制取氢氧化铝，应该用氨水，故D错误。  
15.【答案】(1)10Al+3V2O55Al2O3+6V
(2)铝表面很快形成致密氧化膜，其熔点高于铝；2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑；其表面不易形成致密的氧化膜(合理即可)
(3)10Al+6NO 3-+4OH-=3N2↑+10AlO 2-+2H2O
(4)AlCl3+6NH4F=(NH4)3AlF6+3NH4Cl 
【解析】 (1)金属铝作还原剂化合价升高生成Al2O3，V2O5作氧化剂化合价降低生成V，相关反应方程式为10Al+3V2O55Al2O3+6V。
(2)Al2O3的熔点高于金属铝，所以铝熔化而不滴落；金属铝与水发生置换反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑；单质铝的化学性质活泼，会与O2迅速反应生成Al2O3致密氧化膜，阻碍Al与H2O发生反应，当制成铝汞齐后，Al与O2反应生成蓬松的Al2O3，此时将其放入水中，Al与H2O接触发生反应生成H2。
(3)金属铝作还原剂在碱性条件下生成AlO 2-，硝酸根离子作氧化剂被还原为N2，再根据氧化还原方程式配平原则配平离子方程式。
(4)加入氨水后，无沉淀生成，说明溶液中不存在Al3+，依据元素守恒和冰晶石的化学式，可写出反应的化学方程式。  
16.【答案】(1)5.4 g 
(2)4.0 mol/L 
(3)0.8 mol/L 
【解析】 (1)镁铝合金样品放入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解生成镁离子、铝离子，再向所得溶液中加入NaOH溶液，由图象分析可知，OA段没有沉淀生成，说明硫酸过量，BC段沉淀部分消失，BC段发生的反应为，由铝元素守恒得：n(Al)=n[Al(OH)3]=(0.35-0.15)mol=0.2 mol，m(Al)=0.2 mol×27 g/mol=5.4 g。
(2)BC段消耗NaOH的物质的量n(NaOH)=n[Al(OH)3]=(250-200)×10-3 L×c(NaOH)=0.2 mol，则c(NaOH)=4.0 mol/L。
(3)B点时，所得沉淀是氢氧化镁和氢氧化铝，溶液中的溶质为硫酸钠，此时V(NaOH)=200 mL，n(NaOH)=0.2 L×4.0 mol/L=0.8 mol，则n(H2SO4)=n(SO42-)=n(Na+)/2=n(NaOH)/2=0.4mol，c(H2SO4)=0.4 mol/0.5 L=0.8 mol/L。  
17.【答案】(1)D；
(2)2Al + 2OH-+2H2O=2AlO 2-+3H2↑；
(3)Al(OH)3；
(4)2Al(OH)3 + 3H2SO4 + K2SO4 = 2KAl(SO4)2+ 6H2O；
(5)7.5mL和 27.5mL；
(6)净水剂(或膨化剂、药物等)。 
【解析】易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液，并通过过滤除去Fe、Mg等杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，AlO2-生成Al(OH)3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾；
(1)根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂质；
故答案为：D；
(2)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的离子方程式为2Al + 2OH-+2H2O=2AlO 2-+3H2↑；
故答案为：2Al + 2OH-+2H2O=2AlO 2-+3H2↑；
(3)滤液中加入NH4HCO3溶液后生成沉淀，根据反应前后元素守恒，沉淀中含有铝元素，只能是Al(OH)3，
故答案为：Al(OH)3；
(4)由以上分析沉淀B为Al(OH)3，加入稀硫酸和 K2SO4作为反应物，化学方程式为：
2Al(OH)3 + 3H2SO4 + K2SO4 = 2KAl(SO4)2+ 6 H2O；
故答案为：2Al(OH)3 + 3H2SO4 + K2SO4 = 2KAl(SO4)2+ 6 H2O；
(5)现KAl(SO4)2的物质的量为30×10-3L×1mol·L-1=0.03mol，完全生成Al(OH)3沉淀时，沉淀质量应为2.34g，现沉淀质量为0.78g，说明有两种情况：一为沉淀不完全，只生成Al(OH)3沉淀；另一种情况为沉淀部分溶解，既生成Al(OH)3沉淀，又生成NaAlO2，n(Al(OH)3)=0.78g78g/mol=0.01mol，若碱不足，由Al3++3OH-=Al(OH)3↓可知，NaOH的物质的量为0.01mol×3=0.03mol，加入NaOH溶液的体积为0.03mol4mol·L-1=0.0075L，即7.5mL；若沉淀部分溶解，既生成Al(OH)3沉淀，又生成NaAlO2，则
  Al3+  +   3OH-=   Al(OH)3↓
0.03mol 0.09mol     0.03mol
 Al(OH)3+  OH-=  AlO2-+  2H2O
(0.03-0.01)mol  (0.03-0.01)mol
则消耗的碱的物质的量为0.09mol+(0.03-0.01)mol=0.11mol，加入NaOH溶液的体积为0.11mol4mol/L=0.0275L，即27.5mL；
故答案为：7.5mL或27.5mL；
(6)明矾可以作净水剂或膨化剂、药物等，
故答案为：净水剂(或膨化剂、药物)。  
18.【答案】(1) 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(2)稀硫酸(或稀H2SO4) ；NaHCO3溶液；
(3)在a、b中间加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl；
(4)产生污染气体二氧化硫且原料硫酸的利用率较低。 
【解析】Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应，Al和Al2O3可与NaOH溶液反应，所得溶液A为NaAlO2溶液，与足量二氧化碳发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，反应可生成固体C为Al(OH)3，生成的Al(OH)3再和盐酸反应生成AlCl3溶液，最后得到无水AlCl3，溶液D为NaHCO3溶液；
固体B为Fe、Cu、Fe2O3的混合物，加入足量稀硫酸，得到的溶液E主要含FeSO4，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，固体F为Cu，制取硫酸铜溶液，再制备胆矾，以此解答。
(1)步骤Ⅰ涉及Al、Al2O3与氢氧化钠溶液的反应，离子方程式： 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；
(2)由以上分析可知X为稀硫酸(或稀H2SO4)，溶液D为NaHCO3溶液；
(3)一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的HCl气体，Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O溶解了部分沉淀，为了避免固体C减少，可在装置a和b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；
(4)方案一的缺点是浓硫酸和铜在加热条件下生成二氧化硫会污染环境且原料硫酸的利用率较低。  
19.【答案】(1)≥94
(2)偏低
(3)①C；B；F；②ABD
(4)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；②91.84% 
【解析】 (1)8.1g合金中含铝量最多为8.1g×94%÷(27g·mol-1)=0.282mol，而铝与氢氧化钠反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故消耗NaOH的物质的量与Al的物质的量相等，由0.282mol÷(3.0mol·L-1)×1000mL·L-1=94mL知，若要Al完全溶解，则V≥94。
(2)未洗涤固体，则部分偏铝酸盐附着在固体上，导致剩余固体质量偏大，测得铝的质量分数偏低。
(3)①合金与酸反应制备的氢气无需干燥，可直接通过排出的水的体积来测量产生的氢气的体积，排水量气时，由于水的密度较大，应短管进气、长管出水，同时反应放热导致氢气的温度偏高，应选择图中量筒H，故装置的正确连接顺序是A→C→B→F。
②反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积；读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒H，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点相切，读取量筒中水的体积；故ABD合理；
(4)①装置中导管a有两方面的作用：使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；
②设合金中铝为a g，则有：ag27g⋅mol-1×32+5.88g-ag24g⋅mol-1=7.168L22.4L⋅mol-1，解得a=5.4，故合金中铝的质量分数为5.4g5.88g×100%≈91.84%。  
20.【答案】(1)；低；致密；
(2)；
① Na；氧化；
②2；22.4。 
【解析】 (1)铝是13号元素，原子结构示意图为：；在酒精灯的火焰上灼烧铝片，可观察到铝熔化但不滴落，熔化说明铝的熔点比较低，不滴落是因为Al的表面有一层高熔点的致密的氧化膜。故答案为：；低；致密；
(2)2Na+2H2O =2NaOH +H2↑的反应中，Na元素的化合价由0价升高到-1价，失去电子，做还原剂；水中H元素的化合价由+1价降低为H2中的0价，得到电子，水作氧化剂；用双线桥表示为：；
①还原剂是Na，被氧化；
②Na元素的化合价由0价升高到-1价，当有2molNa反应时，转移2mol电子，生成1molH2，标准状态下体积为22.4L。
故答案为：；
① Na；氧化；
②2；22.4。