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專(zhuān)題09 鎂、鋁及其化合物 （滿(mǎn)分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名：_______________ 班級(jí)：_______________ 得分：_______________ 1．某校化學(xué)興趣小組用如圖所示過(guò)程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋雜質(zhì)離子，并盡可能減少AlCl3的損失．請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）寫(xiě)出混合物中加入足量氫氧化鈉溶液時(shí)，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________、________、________.氫氧化鈉溶液能否用氨水代替，為什么？______________________. （2）溶液a中存在的離子有________；在溶液a中加入鹽酸時(shí)需控制溶液的pH，為什么？________；為此，改進(jìn)方法是____________________． （3）為了研究AlCl3晶體的性質(zhì)，在得到AlCl3溶液后，如何得到AlCl3晶體？____________________. 【答案】Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O不能，因?yàn)锳l(OH)3不能溶于過(guò)量的氨水中，不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開(kāi)K＋、Cl－、Na＋、AlO2-、OH－因?yàn)锳l(OH)3能溶于強(qiáng)酸，所以需控制pH，防止部分Al(OH)3溶解在a溶液中通入過(guò)量CO2氣體在酸性氣氛中對(duì)AlCl3溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶 【解析】 【詳解】 （1）加入足量氫氧化鈉溶液，Mg2＋可與OH－反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋與少量OH－反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3與足量的OH－反應(yīng)生成NaAlO2和H2O；反應(yīng)的離子方程式為：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ；Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；氫氧化鈉溶液不能用氨水代替，因?yàn)樵贏l3＋與氨水反應(yīng)生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能與氨水繼續(xù)反應(yīng)，從而不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開(kāi)；正確答案：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓； Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ； Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ；不能，因?yàn)锳l(OH)3不能溶于過(guò)量的氨水中，不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開(kāi)。 【點(diǎn)睛】氫氧化鋁為白色絮狀物沉淀，能夠與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，而不與弱酸或弱堿發(fā)生反應(yīng)，因此氫氧化鋁的制備最好采用Al3＋與氨水反應(yīng)或AlO與二氧化碳反應(yīng)來(lái)制備。 2．無(wú)水AlCl3易升華，可用作有機(jī)合成的催化劑等。工業(yè)上以鋁土礦(Al2O3、Fe2O3)為原料制備無(wú)水AlCl3的工藝流程如下： （1） 氯化爐中Al2O3、Cl2和C反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。 （2）用Na2SO3溶液可除去冷卻器排出的尾氣中的Cl2，此反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________。 （3）升華器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是________。 （4）為測(cè)定制得的無(wú)水AlCl3產(chǎn)品(含雜質(zhì)FeCl3)的純度，稱(chēng)取16.25 g無(wú)水AlCl3樣品，溶于過(guò)量的NaOH溶液中，過(guò)濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱(chēng)重，得其質(zhì)量為0.32 g。 ① 寫(xiě)出上述除雜過(guò)程中涉及的離子方程式___________、____________。 ② AlCl3產(chǎn)品的純度為_(kāi)_______。 【答案】A12O3+3C12+3C A1C13+3COSO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+；除去FeCl3；Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓Al3++4OH-=[Al(OH)4]-96%； 【解析】 【詳解】 3．無(wú)水AlCl3可用作有機(jī)合成的催化劑、食品膨松劑等。工業(yè)上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下: 已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時(shí)升華 （1）鋁原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______,實(shí)驗(yàn)室配制氯化鋁溶液時(shí)加入鹽酸的目的是________________________。 （2）氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________爐氣中殘余有少量Cl2,請(qǐng)畫(huà)出吸收Cl2的尾氣裝置圖_____。 （3）700 ℃時(shí),升華器中物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后需降溫實(shí)現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離。請(qǐng)選擇合適的溫度范圍________________。 a.低于183 ℃ b.介于183 ℃和315 ℃之間 c.高于315 ℃ （4）樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過(guò)下列操作測(cè)得(部分物質(zhì)略去)。 m克樣品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3 NaAlO2溶液與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)的離子方程式為：______________________。計(jì)算該樣品中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(結(jié)果用m、n表示,不必化簡(jiǎn))。 【答案】防止Al3+水解Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-27n/51m 【解析】 去FeCl3、Fe,最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固體； （1）鋁原子核電荷數(shù)為13，,原子結(jié)構(gòu)示意圖為；氯化鋁溶液水解顯酸性，配制氯化鋁溶液時(shí)加入鹽酸來(lái)抑制鋁離子的水解；綜上所述，本題答案是：；防止Al3+水解。 （2）根據(jù)以上分析可知，氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成AlCl3、CO，化學(xué)方程式為：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；Cl2有毒，污染空氣，可用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收；吸收Cl2的尾氣裝置圖為：；綜上所述，本題答案是：Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3；。 （3）已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時(shí)升華；所以降溫實(shí)現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離，合適的溫度范圍為介于183 ℃和315 ℃之間；綜上所述，本題答案是：b。 （4）NaAlO2溶液與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。根據(jù)流程可知，ngAl2O3的物質(zhì)的量為n/102mol，根據(jù)鋁元素守恒：2n(AlCl3)=n(Al2O3)，n(Al)=n(AlCl3)=2n/102mol=n/51mol，鋁元素質(zhì)量為n/5127g=27n/51 g；所以樣品中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(27n/51)/m100%=27n/51m；綜上所述，本題答案是: AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；27n/51m。 4．鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)212H2O]的工藝流程如圖所示： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）固體a的化學(xué)式為_(kāi)_______。 （2）寫(xiě)出Ⅱ中加過(guò)量的燒堿涉及到的反應(yīng)離子方程式______________、_____________；Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________。 （3）由Ⅲ中得到濾液c的實(shí)驗(yàn)操作為_(kāi)_________，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為(填操作名稱(chēng))________、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌。 （4）濾液c顯________性，日常生活中常用其溶質(zhì)來(lái)________________（任寫(xiě)一點(diǎn)）； （5）向銨明礬NH4Al(SO4)2中加氫氧化鋇使硫酸根離子完全沉淀化學(xué)方程式為_(kāi)____________。 【答案】SiO2Al3+ +4OH-=AlO2—+2H2OFe3+ +3OH-=Fe(OH)3↓AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(OH)3↓過(guò)濾蒸發(fā)濃縮堿發(fā)酵粉2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)2=2BaSO4↓+NH3H2O+Al(OH)3↓ 【解析】 【分析】 【詳解】 （1）鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學(xué)式為SiO2。（2）向含有FeCl3、AlCl3的溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)得到Fe(OH)3紅褐色沉淀和偏鋁酸鈉溶液；反應(yīng)的離子方程式為：Fe3＋＋3OH-＝Fe(OH)3↓；Al3＋＋4OH-＝AlO2-+2H2O；再向?yàn)V液中通入過(guò)量的CO2，得到Al(OH)3白色沉淀和HCO3—，反應(yīng)的離子方程式是：AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(OH)3↓。（3）流程中I、II、III都存在固體和液體的分離，應(yīng)用過(guò)濾的方法，從 【點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)工藝流程，側(cè)重考查綜合分析問(wèn)題的能力，涉及化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)分離提純的方法，掌握物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化分析解答是關(guān)鍵。