- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
（1）把Na投入到FeCl3溶液中的总反应方程式：______
（2）把Al粉加入到NaOH溶液中的离子方程式：______
（3）铁与水蒸气反应的化学方程式：______．
正确答案
（1）钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和氯化铁反应生成氢氧化铁红褐色沉淀和氯化钠，所以反应方程式为：6Na+2FeCl3+6H2O=2Fe（OH）3↓+6NaCl+3H2↑，
故答案为：6Na+2FeCl3+6H2O=2Fe（OH）3↓+6NaCl+3H2↑；
（2）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑；
（3）高温下，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为3Fe+4H2O（g）
蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，因其颜色青绿相间酷似蛇皮而得名。蛇纹石可以看作由MgO、FeO和Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。工业上由蛇纹石制取碱式碳酸镁产品的流程如下：
（1）蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2＋、Al3+外，还含有的金属离子是________。
（2）向Ⅰ中加入氧化剂的作用是 ，加入Ca(OH)2时，
需要控制溶液pH在7～8之间(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)。
若pH＞8可能会导致 溶解、________沉淀。
（3）沉淀物A可作为提取红色颜料的原料，若向沉淀物A中加入 ，然
后过滤、洗涤、_________（填写实验操作名称)，即可获得红色颜料，实现废物的综合利用。
（4）物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是________(填写物质化学式)。
（5）若产品的化学式用aMgCO3·bMg(OH)2·cH2O表示，现称取18.2 g产品并使之完全分解，收集到3.36L CO2（标准状况下）和8.0 g MgO，通过计算确定产品的化学式中：a＝________，b＝________，c＝________。
正确答案
（1）Fe3＋、Fe2＋ （各1分，共2分）
（2）将Fe2＋氧化成Fe3＋或将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3，（2分） Al(OH)3 Mg2+（各1分，共2分）
（3）NaOH溶液（其它可溶性强碱也可），（干燥）灼烧，（各1分。共2分）
（4）CO2（2分）
（5）3 1 3（3分，对一个数字给1分）
试题分析：（1）蛇纹石矿加盐酸溶解，发生反应的化学方程式为MgO+2HCl＝MgCl2+H2O，FeO＋2HCl=FeCl2＋H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。SiO2不与盐酸反应，以固体形式先除去，因此，溶液中除了Mg2+、Al3+外，还有的金属离子是Fe2＋和Fe3+。
（2）这时溶液中的Fe3+、Al3+是杂质，但除去Fe3+、Al3+的过程中一定不能将Mg2+损失，为了达到这个目的，根据题中提示应用的原理是Fe3++3H2O
（3）制纯净Fe2O3，应先将其中含有的少量Al(OH)3除去，除去Al(OH)3的方法是利用它能溶于强碱的性质。
（4）此过程中CO2是可以重复使用的。
（5）实验目的是确定碱式碳酸镁组成的方案，其反应原理是aMgCO3・bMg(OH)2・cH2O
（6）m（样品）＝18.2g，m（CO2）＝6.6g，m（MgO）=8.0g，根据质量守恒得
m（H2O）＝18.2g－6.6g－8.0g＝3.6g
则m（MgO）＝
n（CO2）＝
n（H2O）＝
即a∶b∶c＝0.15∶0.05∶0.15＝3∶1∶3
所以a＝3、b＝1、c＝3
点评：该题是高考中的常见题型，试题综合性强，难度较大，学生不易得分。这类试题涉及的情景新颖，还时常出现一些化工术语。这类题目是通过对某种重要化工产品的工业生产流程图的分析，以物质的制备、分离、提纯为试题环境，以元素化合物知识、实验基本操作、化学反应原理、化学化学平衡原理、水解原理、绿色化学观点、安全生产的知识为考查目标，以信息的获取、加工、整合和新情境下实际问题的分析、综合、解决及经济的视角分析实际生产中的各种问题为考查能力目标。
SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，它们的化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定相似性。某兴趣小组用如图所示装置进行Mg与SO2反应的实验。
（1）选择制取SO2的合适试剂 （填编号）。
①浓HCl ②浓H2SO4 ③Na2SO3固体 ④CaSO3固体
（2）上述装置还可优化，优化的方法是 ，装置C中NaOH溶液的作用是 。
（3）甲同学推测Mg与SO2的反应与CO2相似，则该反应方程式为
；乙同学的推测是：2Mg+3SO2
已知：MgSO3和MgS都是微溶于水，能与盐酸发生复分解反应放出气体；H2S气体通入CuSO4溶液中出现黑色沉淀。
限选试剂：2mol/L HCl、2mol/L HNO3、蒸馏水、2mol/LNaOH、品红溶液、澄清石灰水、2mol/LCuSO4；仪器和用品自选。
根据上述实验探究，能证明甲同学推测正确的操作和预期现象是 。
（4）上述实验需要100mL，2mol/L的HCl，配制时选用 (选填10 mL、25 mL、50 mL或100 mL)量筒量取36.5%,密度1.19g/mL的浓盐酸的体积为 mL。（保留三位有效数字）
正确答案
（16分）
（1）②③（2分）（有错不给分）
（2）在A和B之间增加用浓硫酸干燥的装置（2分）；（或在B管药品下垫钢片也给2分）
（若有BC之间加用浓硫酸干燥的装置不算给分或扣分点，没有说明AB之间得0分）
吸收多余的SO2，防止污染环境（1分）
（只写其中一个就给1分，有错不给分）
（3）2Mg+SO2
（没写条件扣1分，条件可以写点燃，没有配平扣1分）
方案I
方案II
向反应后所得固体加过量2mol/L盐酸（写2mol/L硝酸不扣分）（给1分），固体未完全溶解且品红溶液不褪色（两个现象都对才给1分）（或反应后固体未完全溶解于盐酸且无气体产生（两个现象都对才给1分））（2分）
或者向反应后所得固体加过量2mol/LHCl（1分），固体未完全溶解且盛有2mol/LCuSO4的试管没有出现明显变化。（1分）前后答案不牵制，各得各的分
（4）25mL（1分）（有错不给分）；16.8（16.7~17.0 都给2分，若只写17扣1分） （2分）
试题分析：（1）亚硫酸的酸性比硫酸弱，根据强制弱的复分解反应原理，Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，因此应选择浓硫酸和亚硫酸钠制取二氧化硫气体，不能选择亚硫酸钙，因为亚硫酸钙、硫酸钙都微溶于水；也不能选择浓盐酸，因为盐酸具有挥发性，产生的HCl、水蒸气对镁与二氧化硫的反应产物产生干扰；（2）上述装置缺少干燥装置，应在在A和B之间增加用浓硫酸干燥的装置；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，容易与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，从而吸收多余的二氧化硫、防止污染环境；（3）由于CO2（g）+4Na（g）
元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素。
（1）从矿石提取氧化铝：矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝。降温析出晶体时的反应方程式为： 。
（2）氧化铝是工业电解冶炼铝的重要原料，生产中加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是 。
工业冶炼铝的装置示意图如右：
①阴极的反应式 ，
②在电解池工作过程中，需要不断补充阳极材料，原因是 。
（3）有资料介绍：溶液中铝元素以氢氧化物[用Al(OH)3表示]形式存在的pH范围是3.8~10。现有A、B两种均含铝元素形成的某种离子溶液，其pH分别为1、13，两溶液等体积混合时反应的离子方程式为 。
（4）一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[A1Fe（OH）nCl6－n]m，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。有关PAFC的说法正确的是 。（填选项）
A．PAFC中铁元素显+2价
B．PAFC用于净水时，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小
C．PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物
D．PAFC在强酸性和强碱性溶液中都能稳定存在
正确答案
31．（8分）
（1）NaAl(OH)4=Al(OH)3↓+NaOH （1分）。
（2）作（助）熔剂（降低氧化铝熔点，使其在1000℃左右即可熔化）（1分）。
①Al3＋＋3e－="Al" ；（1分）。
②电解阳极产生O2，在高温条件下，石墨阳极被不断的氧化为CO2。（2分）。
（3）Al3＋＋3[Al(OH)4]－=4Al(OH)3↓(或Al3＋＋3AlO2－＋6H2O=4Al(OH)3↓) （1分）。
（4）①BC （2分）。
试题分析：
（1）从题目后面可以推出再经净化和高温煅烧得到氧化铝。说明有Al(OH)3↓生成，因此反应可以写为NaAl(OH)4=Al(OH)3↓+NaOH 。
（2）由于氧化铝熔点非常高，要加热使其熔化需要很高的温度即消耗大量的能源，生产中加入冰晶石(Na3AlF6)，作（助）熔剂（降低氧化铝熔点，使其在1000℃左右即可熔化）可以使其在较低温度下熔化，起始节约能源作用。
①阴极是阳离子得电子的反应，所以的反应式Al3＋＋3e－="Al" ；
②在电解池工作过程中，电解阳极产生O2，在高温条件下，石墨阳极被不断的氧化为CO2。
（3）弱酸的阴离子和弱碱的阳离子在水溶夜中时会发生双水解反应，可以写为Al3＋＋3[Al(OH)4]－=4Al(OH)3↓(或Al3＋＋3AlO2－＋6H2O=4Al(OH)3↓)。
（4）由于PAFC的相对分子质量比较大，相同质量时其阳离子的量较少，离子水解时产生的氢离子浓度较小，因此比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小，另外该物质是一种碱式盐，相当于部分阳离子得到水解，故答案选择BC 。
某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO4·5H2O晶体和AlCl3
溶液:
已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:
请回答下列问题:
(1)加入H2O2的作用是 ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶体较为纯净,pH至少应调至 。
(2)写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式: 。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是 。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl3溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl3 (填“能”或“不能”),原因是 。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)= 。
正确答案
(1)将Fe2+氧化为Fe3+ 5.0
(2)2Fe2++H2O2+2H+
(3)与酸浸液中Fe3+和H+反应生成Al3+
(4)不能 直接加热AlCl3溶液,会发生水解反应,最终得到氧化铝 (5)
(1)由相关金属离子沉淀,pH范围图表可知:Fe2+与Cu2+沉淀pH范围存在交叉,不易除去,故加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,可避免这一问题,并且调节pH为5.0,可以将Al3+与Fe3+同时除去。
(2)H2O2与Fe2+反应的离子方程式为:H2O2+2Fe2++2H+
(3)由流程图可知,滤渣是Fe(OH)3与Al(OH)3的混合物,加盐酸溶解后得到的是含FeCl3、AlCl3、HCl的混合物,为了得到较纯的AlCl3溶液,加入适量Al可以将FeCl3与HCl反应掉。
(4)AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2O
(5)NaOH溶液的物质的量浓度为a,据图像可知:
V1～V2段发生反应为:
Al3++3OH-
Fe3++3OH-
V2～V3段发生反应为:
Al(OH)3+OH-
据此可求出n(Al3+)=a(V3-V2),
n(Fe3+)=
故n(Fe3+)∶n(Al3+)=
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