- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
回答如下几个问题
(1)近期发现不需要外加能源、节约水源而能除去废水中的卤代烷(有碍于人类健康)的方法：把铁放在含卤代烷的废水中，经一段时间后卤代烷“消失”。例如废水中的一氯乙烷经14.9d后就检不出来了。目前认为反应中卤代烷(RCH2X)是氧化剂。写出反应式并说明(按原子)得失电子的关系。
(2) 电解NaCl—KCl—AlCl3熔体制铝比电解Al2O3—Na3AlF6制铝节省电能约30%。为什么现仍用后一种方法制铝？
(3) NH4NO3热分解及和燃料油[以(CH2)n表示]反应的方程式及反应热分别为：
NH4NO3 = N2O + 2H2O + 0.53 kJ/g NH4NO3 …………(1)
NH4NO3 = N2 + 1/2 O2 + 2H2O + 1.47 kJ/g NH4NO3 ………(2)
3n NH4NO3 + (CH2)n =" 3n" N2 + 7n H2O + n CO2
+ 4.29n kJ/g NH4NO3 ……(3)
试问：由以上三个热化学方程式可得出哪些新的热化学方程式?
(4) 参照水溶液化学反应的知识回答下面的问题：在液态BrF3中用KBrF4滴定Br2PbF10，过程中出现电导最低点。写出有关反应式。
正确答案
[解(1)] Fe+RCH2X+H+=Fe2++RH3+X— (2分)
反应中1mol Fe失2mol电子，C得2mol电子。 (1分)
[解(2)] 主要是生产物无水AlCl3困难。制无水AlCl3的方法(反应式)
(1) 2Al+3Cl2=2AlCl3
(2) Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO
若据(1)法制无水AlCl3，无意义(因用Al制成AlCl3再电解制Al)。
(2)法需Cl2，而制Cl2需电能。 (本小题总共4分)
[解(3)] (2)式-(1)式 N2O = N2+ 1/2O2+0.94 kJ/g NH4NO3
或41.4 kJ/mol (2分)
这个热反应方程式是N2O分解热
(3)式-(2)式 (CH2)n + 3/2O2 = n CO2 + nH2O + 2.82 n kJ/moL
或676.8 n kJ/mol
这个热反应方程式是 (CH2)n的燃烧热。 (2分)
[解(4)] 2KBrF4+(BrF2)2PbF6 = K2PbF6 + 4BrF3
(注：2BrF3 = BrF2+ + BrF4– 故KBrF4相当于水溶液体系中的KOH
(BrF2)2PbF6相当于水体系中的质子酸) (4分)
[试题分析与解题思路(1)]本题由四个小题组成，因而得分点较多。第一小题题面明确提到卤代烷可以跟金属铁起反应，反应中卤代烷是氧化剂，没有说的是卤代烷变什么和铁变什么。由于该反应对学生是很陌生的，是无机与有机的结合点，看似简单实在不易。但在实际面对铁与卤代烃的反应方程式时，猜出卤代烃被还原是生成烃而铁被氧化是生成二价铁是不难的。氢原子不足了，因而反应物里应添氢离子(质子)。这个试题猜测的成分较高，信息量过少。卤代烃被还原究竟得到什么烃？答案给出的是最简单的情况。写其他烃也不能说就答错了。但无论如何卤代烃里的氯反应后应当变成氯离子而不会是氯气之类，否则有悖题意(卤代烃被还原)。
[解(1)] Fe+RCH2X+H+=Fe2++RH3+X— (2分)
反应中1mol Fe失2mol电子，C得2mol电子。 (1分)
[评注] 应试结果此题得分率很高。区分度不大。
[试题分析与解题思路(2)]学生在解第二小题时可能会觉得不知题面给的信息意味着什么而束手无策。这是在考察学生的实际观念。如果想到用AlCl3电解制铝省电而不用，可能是因为制备AlCl3仍然要用电，就上了正道。制备一种有用的化学品必定要考虑原料来源，这是制备反应的一般原则。
[解(2)] 主要是生产物无水AlCl3困难。制无水AlCl3的方法(反应式)
(3) 2Al+3Cl2=2AlCl3
(4) Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO
若据(1)法制无水AlCl3，无意义(因用Al制成AlCl3再电解制Al)。
(3)法需Cl2，而制Cl2需电能。 (本小题总共4分)
[注]此题的应答可能与标准答案的表述不同，但只要说到点子上都可得分。
[评注] 应答结果，大多数学生答不出来。因为学生没有从原料的来源上考虑问题。这就是说，命题人的测试切中要害，我们现在的中学教学在联系实际的理解上可能有些问题。
[试题分析与解题思路(3)]第三小题需要反复思考题面给出的三个反应的可能组合才会找到答案。这个试题是热化学定律的灵活运用。思考容量大，但最后得到的结果是唯一的。
[解(3)] (2)式-(1)式 N2O = N2+ 1/2O2+0.94 kJ/g NH4NO3
或41.4 kJ/mol (2分)
这个热反应方程式是N2O分解热
(4)式-(2)式 (CH2)n + 3/2O2 = n CO2 + nH2O + 2.82 n kJ/moL
或676.8 n kJ/mol
这个热反应方程式是 (CH2)n的燃烧热。 (2分)
[试题分析与解题思路(4)]第四小题的信息分析是很难的，只有想象力丰富的学生才可能答得上来。如果学生想到滴定反应电导降低意味着产物的离子总数比反应物离子总数少，就应将水溶液的中和反应迁移到这种以BrF3为溶剂的新情景中来，想到这个滴定反应一定是生成了溶剂分子，于是就会想到题面给出的Br2PbF10可以看成是BrF2+与PbF62–的结合物，这样，问题就得解了。
[解(4)] 2KBrF4+(BrF2)2PbF6 = K2PbF6 + 4BrF3
(注：2BrF3 = BrF2+ + BrF4– 故KBrF4相当于水溶液体系中的KOH
(BrF2)2PbF6相当于水体系中的质子酸) (4分)
[评注] 此小题应答结果表明，这样生疏的命题大多数学生不知道从哪里想起，答不上来。
将0.1mol镁、铝合金溶于100mL2mol/L的H2SO4溶液中，然后滴加1mol/L的NaOH溶液，生成沉淀与所加NaOH溶液体积的关系如图所示．试回答下列问题：
（1）当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，V（NaOH）=______mL；
（2）当V1=160mL时，金属粉末中镁的物质的量为多少？此时V2的值又是多少？
正确答案
将镁、铝合金溶于H2SO4溶液中，发生反应：Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑；2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑．0.1mol镁、铝合金，完全反应需要硫酸范围：0.1mol＜n（H2SO4）＜0.15mol，H2SO4有剩余（观察图象更容易得出），溶液是MgSO4、
Al2（SO4）3和H2SO4混合液．
①0--V1阶段，滴加的NaOH用于中和剩余的H2SO4，发生反应是：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
②V1ml时，剩余的H2SO4与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液．
③V1--沉淀量最大阶段，继续滴加的NaOH与MgSO4、Al2（SO4）3反应，产生沉淀，发生反应：
Al2（SO4）3+6NaOH=2Al（OH）3↓+3Na2SO4；MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4
④沉淀量最大时时，MgSO4、Al2（SO4）3完全反应，沉淀达到最大值，此时，溶液是Na2SO4溶液．
⑤沉淀量最大--V2ml阶段，继续滴加的NaOH与Al（OH）3反应，沉淀量开始减少，发生反应：Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
⑥V2ml时，Al（OH）3完全反应，沉淀是Mg（OH）2，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液．
（1）当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，即沉淀达到最大值，此时，溶液是Na2SO4溶液，根据SO42-离子和Na+离子守恒有：n（Na+）=2n（Na2SO4）=2n（H2SO4）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，此时，V（NaOH）=
故答案为：400；
（2）当V1=160mL时，此时，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液，
由Na+离子守恒可知，n（Na2SO4）=
令MgSO4为xmol，Al2（SO4）3为ymol，根据Mg原子、Al原子、SO42-离子守恒有：
所以金属粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol
此时V2时，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液，根据SO42-离子、Na+离子和Al原子守恒有：
n（NaOH）=2n（Na2SO4）+n（NaAlO2）=2n（H2SO4）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L×+0.04mol=0.44mol，
所以，V2=
答：镁的物质的量为0.06mol，V2的值是440 mL．
Fe和Al是两种常见的金属，将它们按一定的质量比组成混合物．
（1）取一定质量的该混合物，向其中加入足量NaOH溶液，生成气体在标准情况下的体积为aL，则反应的离子方程式为______；混合物中Al的物质的量为______（用含字母的数学式表示）．
（2）另取相同质量的混合物，向其中加入足量稀硫酸，固体全部溶解，生成气体在标准状况下的体积为bL，则反应中转移电子的物质的量为______；混合物中Fe的质量为______（用含字母的数学式表示）．
正确答案
（1）铁和氢氧化钠不反应，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↑，
设铝的物质的量为x，
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
2mol 67.2L
x aL
x=
混合物中Al的物质的量为
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（2）该反应中转移电子数等于氢离子得到的电子数=
设铁的质量是y，
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56g 22.4L
y （b-a）L
y=
即转移电子的物质的量是
故答案为：
（14分）某混合物A，含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：
据此回答下列问题：
（1）I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是 。
（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式
固体B ；沉淀C ；沉淀D 。
（3）写出①、②、④三个反应方程式（属于离子反应的写离子方程式）
① ；
② ；
④ 。
正确答案
（每空2分，共14分）（1）过滤（2）Al2O3 Al2O3和Fe2O3 Fe2O3
（3）①Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O ②Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH) 3↓＋3NH4+
④2Al(OH) 3
试题分析：明矾是易溶于水的，而氧化铝和氧化铁不能溶于水。所以沉淀C是氧化铝和氧化铁的混合物，而溶液则是明矾溶液。明矾和过量的氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀和硫酸铵、氯酸钾，即溶液E是硫酸铵、氯酸钾及过量的氨水。氢氧化铝受热分解生成氧化铝，所以B是氧化铝。氧化铁和氢氧化钠溶液不反应，所以D是氧化铁。所得溶液是偏铝酸钠和过量的氢氧化钠。然后加入适量的盐酸，就可以生成氢氧化铝白色沉淀。
点评：把物质中混有的杂质除去而获得纯净物叫提纯，将相互混在一起的不同物质彼此分开而得到相应组分的各纯净物叫分离。在解答物质分离提纯试题时,选择试剂和实验操作方法应遵循三个原则: 1.不能引入新的杂质（水除外），即分离提纯后的物质应是纯净物（或纯净的溶液），不能有其他物质混入其中；2.分离提纯后的物质状态不变；3.实验过程和操作方法简单易行，即选择分离提纯方法应遵循先物理后化学，先简单后复杂的原则。
镁铝尖晶石(MgAl2O4)常做耐火材料。共沉淀制备尖晶石的方法是：用AlCl3和MgCl2的混合溶液(用a表示)与过量的氨水(用b表示)反应，再将得到的沉淀高温焙烧。完成下列填空：
（1）为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应该把 （填“a”或“b”）滴入另一溶液中。
（2）将上述制备反应中部分元素的简单离子：Al3+、Cl–、Mg2+、H+、O2–按半径由大到小的顺序排列
（用离子符号表示）。
（3）AlCl3与氨水反应的反应物和生成物中，属于离子化合物的电子式是 ，属于难溶物的电离方程式 。
（4）不能说明氧元素的非金属性比氮元素强的事实是_________。
a. H2O比NH3稳定 b. 共用电子对偏向：H-O＞H-N
c. 沸点：H2O＞NH3 d. NO中氮是+2价，氧是-2价
正确答案
（1）a（1分）
（2）Cl-＞O2-＞Mg2+＞Al3+＞H+
（3）
（4）c（2分）
试题分析：（1）为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应该把AlCl3和MgCl2的混合溶液滴入到过量的氨水中，因此正确的答案选a。
（2）根据微粒电子层越多，半径越大.。在核外电子排布相同的条件下，核电荷数越多，微粒半径越小，据此可知离子的半径大小顺序是Cl-＞O2-＞Mg2+＞Al3+＞H+。
（3）AlCl3与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，氯化铵是离子化合物，电子式为
（4）a．非金属性越强，氢化物的稳定性越强，所以根据H2O比NH3稳定，可以证明氧元素的非金属性比氮元素强，故a错误；b．共用电子对偏向：H－O＞H－N，证明氧原子的得电子能力强于氮原子，即氧元素的非金属性比氮元素强，故b错误；c．沸点：H2O＞NH3是物理性质的表现，但是氧元素的非金属性比氮元素强是化学性质的表现，故C正确；d．NO中氮是+2价，氧是－2价，证明氧原子的得电子能力强于氮原子，即氧元素的非金属性比氮元素强，故d错误，答案选c。
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