- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。
（1）将一小块金属钠投入盛有水的烧杯中，发生反应的化学方程式为 ：
（2）钠、铝、铁三种金属元素所形成的各种氧化物中具有强氧化性的是 （填化学式，下同）；适宜做耐火材料的是 ；
（3）金属铝既能与盐酸反应，又能与烧碱溶液反应，请写出金属铝与烧碱溶液反应的离子方程式： 。
（4）取少量FeCl2溶液，按图所示操作，使其跟NaOH溶液反应。 可观察到试管中出现白色絮状沉淀，继而变成灰绿色，最后变成红褐色，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式： 、 。
（5）向盛有氯化铁、氯化亚铁、氯化铜混合溶液的烧杯中加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是 （填序号）。
正确答案
（1）2 Na + 2 H2O ＝2 NaOH + H2↑；
（2）Na2O2 （1分） Al2O3。
（3）2Al+2OH-+H2O ==2AlO2-+H2O
（4）FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+ 2NaCl 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
（5）B
试题分析：（1）钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，化学方程式为2 Na + 2 H2O ＝2 NaOH + H2↑；
（2）钠、铝、铁三种金属元素所形成的各种氧化物中具有强氧化性的是Na2O2，适宜做耐火材料的是Al2O3，铁的氧化物适宜做颜料；
（3）金属铝与烧碱溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+H2O ==2AlO2-+H2O；
（4）氢氧化钠与氯化亚铁溶液反应先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终成为红褐色，发生的化学方程式为FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+ 2NaCl，4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
（5）铁的还原性强于铜，所以铁先反应，只余铜或铁铜都余或铁铜都反应完都有可能，唯一不可能是有铁无铜，答案选B。
锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成Zn(NH3)42+。回答下列问题：
(1)单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________（用化学式表示）。
(2)写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式__________________________。
(3)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是___________。
①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水
(4)写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式________________________。
试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因____________________________。
正确答案
(1)AlO2-或Al(OH)4-
(2)Zn+2NaOH = Na2ZnO2+H2↑ 或Zn+2NaOH+2H2O = Na2Zn(OH)4+ H2↑
(3)①③④
(4)Al3++3NH3·H2O = Al(OH)3↓ +3NH4+ ；可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2可溶于过量氨水中，生成Zn(NH3)42+，氨水的用量不易控制
江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al2O3)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：
Ⅱ.相关实验：
Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。
正确答案
(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)2Fe(OH)3
(3)将所得的滤液E加热煮沸一定时间(或向滤液中加入足量的NaOH溶液)，再进行过滤、洗涤、干燥，最后进行高温灼烧
(4)根据表中数据，控制溶液的pH在7～8之间，Mg2＋没有变化，Al3＋转化为AlO2-，只有Fe(OH)3沉淀
(5)8MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2
本题关键是要看明白流程图各步的反应以及原理。混合物MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2加入盐酸，得固体A为SiO2，滤液中加入氢氧化钠得沉淀D为Fe(OH)3，滤液C中含有Mg2＋和AlO2-，通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(1)过滤操作所需的玻璃仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)D制一种红色颜料的化学方程式：2Fe(OH)3
(5)n(SiO2)＝
2Fe(OH)3
214 g 1 mol
2．14 g n(Fe2O3)
列式解得：n(Fe2O3)＝0.01 mol
m(Fe2O3)＝0.01 mol×160 g·mol－1＝1.60 g
2Al(OH)3
156 g 1 mol
1．56 g n(Al2O3)
列式解得：n(Al2O3)＝0.01 mol
m(Al2O3)＝0.01 mol×102 g·mol－1＝1.02 g
m(MgO)＝8.22 g－2.40 g－1.60 g－1.02 g＝3.20 g
n(MgO)＝
则n(MgO)∶n(Fe2O3)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)＝0.08 mol∶0.01 mol∶0.01 mol∶0.04 mol＝8∶1∶1∶4
即该蛭石矿的组成为8 MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2。
（5分）使生产不同产品的部分生产过程形成联产，不仅有利于降低产品的生产成本，有时也有利于某些废弃物的综合利用。故人们常把具有这种关系的工厂尽可能地建在相邻区域。请对以下两个实例进行解释：
（1）石灰石采石场和炼铁厂建在相邻区域；
（2）海水制盐场和氯碱化工厂建在相邻区域。（信息：氯碱化工厂主要化学反应为电解饱和食盐水：2NaCl+2HO
正确答案
（5分）
（1）石灰石是炼铁的原料之一，炼铁高炉排放的废气，不仅温度很高，而且含有大量CO（称作高炉煤气），可以用来煅烧石灰石生产石灰（其它合理答案酌情给分）（3分）
（2）NaCl是生产氯气、盐酸和烧碱的原料，此外盐卤中其他成分的提取所需NaOH、HCl都可以就地取材，有时可以省去提纯、蒸发、结晶等过程（2分）
试题分析：（1）由于石灰石是炼铁的原料之一，炼铁高炉排放的废气，不仅温度很高，而且含有大量CO（称作高炉煤气），因此可以用来煅烧石灰石用来生产石灰，所以石灰石采石场和炼铁厂建在相邻区域。
（2）由于NaCl是生产氯气、盐酸和烧碱的原料，此外盐卤中其他成分的提取所需NaOH、HCl都可以就地取材，有时可以省去提纯、蒸发、结晶等过程，所以海水制盐场和氯碱化工厂建在相邻区域。
点评：垂直一体化的产业模式，这有利于降低生产成本，简化生产流程，提高产品质量，缩短生产周期，提高价值链的协调性。同时，采用垂直一体化的产业模式可减少对第三方供应商和委托生产方的依赖，不仅降低了质量和货源风险，也有利于获得上或下的边际利润。该题有利于培养学生的学习兴趣，激发学生的选项求知欲。
冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法，②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法，③活泼金属置换法，④电解法；四种方法在工业上均有运用。
（1）孔雀石［Cu2(OH)2CO3］，光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)。请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式（写主要的两个）：
；
。
（2）请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个（用化学方程式表示）：
② ；
③ ；
④ 。
正确答案
（1）① ③ ③ ④
Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑
C＋2CuO
（2）②Fe2O3＋3CO
WO3＋3H2W＋3H2O
③3MnO2＋4Al
④2NaCl
焦炭、氢气、一氧化碳是常使用的还原剂，方法①、②一般冶炼不活泼或较活泼的金属，如铜、铁等。活泼金属置换法，一般在水溶液中进行，也可以是粉末状。在工业上利用铝热反应，用铝作还原剂冶炼难溶的金属，如钒、铬、锰等。活泼的金属一般采用电解的方法，电解熔融的氯化钠、氯化镁、氧化铝制取钠、镁、铝。
（Ⅰ）孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，加热分解：
Cu2(OH)2CO3
火烧时，使用的树木变为木炭，CuO再与木炭反应，产生铜，属于焦炭法。
C＋2CuO
（Ⅱ）湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法。
Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu 适合于③
（Ⅲ）是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离。
2Al＋Cr2O3 
（Ⅳ）从光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）中可得到六水合氯化镁晶体，再采用通电分解熔融的氯化镁的方法制取镁。
MgCl2 
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