- 氢氧化铝的化学性质
- 共1387题
由铝土矿(主要成分是Al2O3)炼制铝的工艺流程示意图如下:
(1)电解生成的铝在熔融液的 (填“上层”或“下层”),电解时不断消耗的电极是 (填“阴极”或“阳极”)。
(2)写出通入过量二氧化碳酸化时反应的离子方程式
。
(3)电解制备铝时,需加入冰晶石(Na3AlF6),其作用是 ,工业上可以用氟化氢气体、氢氧化铝和纯碱在高温条件下发生反应来制取冰晶石,写出该反应的化学方程式 。
(4)上述工艺所得铝中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池的阴极材料是 (填化学式),阳极的电极反应式为 。
(5)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
①控制一定条件进行电解(见图),此时铝表面可形成耐酸的致密氧化膜,其电极反应式为 ;
②钢材镀铝后,能防止钢材腐蚀,其原因是 。
正确答案
(1)下层 阳极
(2)AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(3)助熔剂(或降低熔化温度) 2Al(OH)3+12HF+3Na2CO32Na3AlF6+3CO2+9H2O
(4)Al Al-3e-=Al3+
(5)①2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+
②致密的氧化铝膜起着保护内部金属的作用,若镀层破损后,与电解质溶液接触时形成原电池,铝作负极防止钢材被腐蚀
(1)电解熔融的氧化铝冶炼铝,阳极生成O2,与石墨电极反应生成CO。(3)氧化铝的熔点很高,是常用的耐高温材料,故冶炼时加入冰晶石降低其熔点。(4)迁移电解法精炼铜的原理,电解时铝在阴极析出,故阴极材料为纯铝。(5)根据题中信息,铝表面生成的应为Al2O3,故阳极电极反应为铝失去电子,生成的Al3+与H2O作用形成Al2O3。
(一).对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
以下为铝材表面处理的一种方法:
(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出, 为将槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。 (填编号)
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
(2)以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,
阳极电极反应式为 。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液,写出发生反应的离子方程式
(二).A—E五种元素中,除A、B外其他均为短周期元素它们的性质或原子结构如下表:
(1)在高温条件下,将D、E组成的气态化合物与A的粉末充分反应,生成8gE的单质和相应的固态化合物时,放出a KJ热量,此反应的热化学方程式是
(2)A的某种氯化物溶液呈黄色,向其中通入足量SO2气体,溶液变为浅绿色,此反应的离子方程式是
(3)向2mL 0.5mol/L的ACl3溶液中加入3mL 3mol/L KF溶液,
ACl3溶液褪成无色,再加入KI溶液和CCl4振荡后静置,CCl4层不显色,
则下列说法正确的是(已知氧化性Fe3+>I2) (填字母)。
a.A3+不与I-发生反应
b.A3+与F-结合生成不与I-反应的物质
c.F-使I-的氧化性减弱
d.A3+被F-还原为A2+,使溶液中不再存在A3+
正确答案
(一)、b(1分) ② 2Al+3H2O=Al2O3+6H++6e- (2分);
Al3++3 HCO3-=Al(OH)3↓+ 3CO2↑ (2分)
(二)(1)3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g);△H=-akJ/mol(2分)
(2)2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+(2分)
(3)b (1分)
试题分析:
(一)(1)通入CO2,使偏铝酸根转化为氢氧化铝。
(2)根据题意:2Al+3H2O=Al2O3+6H++6e-
加入碳酸氢钠与铝离子发生双水解。
(二)(1)根据题意,热化学方程式为:3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g);△H=-akJ/mol
(2)二氧化硫和三价铁发生氧化还原反应。
用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁,工艺流程如下(部分操作和条件略):
I.向铝土矿中加入过量H2SO4后,加热、搅拌、过滤。
II.向滤液中加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水。
III.向溶液中加入Ca(OH)2固体,调节溶液的pH约为1,过滤。
IV.加入稳定剂,加热,得到产品。
(1)Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是___________。
(2)步骤I中过滤得到的滤渣成分是________(填化学式)。
(3)步骤I 中H2SO4的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析,步骤I 中H2SO4浓度的适宜范围是__________,反应的适宜温度是_________。
(4)步骤II中增大n(Fe3+)的离子方程式是_________。
(5)步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)n(SO4)m]的溶液,则步骤II中应增大n(Fe3+)到
n(Al3+)﹕n(Fe3+)= 。
(6)研究表明,液体聚合硫酸铝铁的纯度越高,净水效果越好。已知:
一些物质在20℃时的溶解度
结合表中数据,解释步骤III中使用Ca(OH)2而不用NaOH的原因__________。
(7)铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极,稀硫酸作电解液,通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜,其电极反应式是_________。
正确答案
(1)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(2)SiO2(3)45%~50%;100℃(4)H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+(5)1﹕1(6)使用Ca(OH)2,既能调节溶液的pH,又生成溶解度较小的CaSO4,得到的液体聚合硫酸铝铁的纯度较高。(7)2Al-6e—+3H2O =Al2O3+6H+
试题分析:(1)硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水,离子方程式:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;(2)Fe2O3与硫酸反应生成铁离子,Al2O3与硫酸反应生成铝离子,而SiO2不与硫酸发生反应,故过滤后的滤渣为SiO2;(3)由图知,浸出率铁铝最高的硫酸浓度范围为45%~50%;反应适宜温度铁为80℃铝为100℃,故最适宜温度为100℃(4)FeSO4被双氧水在酸性溶液中氧化生成Fe3,H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+(5)碱式硫酸铝铁中铝铁的系数相同其物质的量比也应相等,故n(Al3+)﹕n(Fe3+)=1:1(6)氢氧化钠和氢氧化钙都可以调节pH,但氢氧化钠反应生成的硫酸钠溶液水,与生成物碱式硫酸铝铁混合在溶液中不易分离,而硫酸钙溶解度较小,使生成物中杂质较少;(7)阳极Al失电子生成,电极反应式2Al-6e—+3H2O =Al2O3+6H+。
铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学,为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白:
【方案一】
【实验方案】将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,测定剩余固体质量。
实验中发生反应的化学方程式是_____________________________。
【实验步骤】
(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体��为V物质的量浓度为4.0 mol·L-1 NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V≥_________mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【方案二】
【实验方案】将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体的体积。
【实验步骤】
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验:
你认为最简易的装置其连接顺序是A接( )( )接( )( )接( )(填接口字母,可不填满)。
(2)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所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_______________。
②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2mL,则产生氢气的体积为___mL。
③若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是______。
正确答案
方案一:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (1)97 (2)偏高
方案二:(1)E D G
(2)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的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(V1-V2) ③实验时的温度和压强
方案一:将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,镁不和NaOH溶液反应,铝发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。
(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%,则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.476 g,其物质的量是0.388 mol,根据反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑知,需要n(NaOH)=n(Al)=0.388 mol,V(NaOH)=0.388 mol/4.0 mol·L-1=0.097 L。
(2)过滤后,金属镁的表面会沾有其他离子,如果没有洗涤,称量后的固体的质量将大于镁的实际质量,所测得镁的质量分数将偏高。
方案二:
(1)观察实验方案,很明显,该同学采用排水法来测量产生氢气的体积,故A应连接E,D连接G。(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度,F接口的导管太短)。用导管a连接后,滴入锥形瓶的稀硫酸的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量气管的0刻度在上,故产生氢气的体积为(V1-V2) mL。③若需确定产生氢气的量,还需知道实验时的温度和压强。
已知A~G有如图所示的转化关系(部分生成物已略去),其中A、G为单质,D是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,E、F均能与NaOH溶液反应。
请回答下列问题:
(1)写出F的电子式:____________。
(2)①C溶液与D反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________;
②F溶液与NaOH溶液共热反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)①请用离子方程式解释C溶液为何显酸性:________________________________________________________________________________________________________________________________________________,
②F溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________________________________________。
(4)将5.4 g A投入200 mL 2.0 mol/L某溶液中有G单质产生,且充分反应后有金属剩余,则该溶液可能是________(填代号)。
A.HNO3溶液 B.H2SO4溶液 C.NaOH溶液 D.HCl溶液
(5)将1 mol N2和3 mol G及催化剂充入容积为2 L的某密闭容器中进行反应,已知该反应为放热反应。平衡时,测得D的物质的量浓度为a mol/L。
①如果反应速率v(G)=1.2 mol/(L·min),则v(D)=________mol/(L·min)。
②在其他条件不变的情况下,若起始时充入0.5 mol N2和1.5 mol G达到平衡后,D的物质的量浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)mol/L。
③该条件下的平衡常数为__________________(用含a的代数式表示)。
正确答案
(1)[H∶N,H,H ∶H]+[∶Cl,∶]-
(2)①Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
②NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
(3)①Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
②c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
(4)D
(5)①0.8 ②小于
③或
由A为单质且能与NaOH溶液和Fe2O3反应可知A为Al,则B为Al2O3,C为AlCl3;由D是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体可知D为NH3,则G为H2,E为Al(OH)3,F为NH4Cl。(1)NH4Cl为离子化合物,NH4+离子中含有四个N-H共价键,故其电子式为[H∶N,H,H ∶H]+[∶Cl,∶]-。(2)NH3·H2O是弱电解质,不能拆开写,与Al3+反应产物为Al(OH)3。(3)①AlCl3为强酸弱碱盐,水解显酸性;②NH4Cl为强酸弱碱盐,水解显酸性,且其水解反应以及水的电离反应都是程度很微弱的反应,故溶液中c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)。(4)Al与HNO3溶液反应产物为NO或NO2,不是单质,A项错误;0.2 mol Al与0.4 mol的H2SO4溶液或NaOH溶液反应时Al可以反应完全,B、C项错误;D项正确。(5)该反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。①v(NH3)=
v(H2)=0.8 mol/(L·min);②与原平衡相比,起始时充入0.5 mol N2和1.5 mol G相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,故D的物质的量浓度小于
mol/L;③由题目所给数据可得该反应的三段式:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
起始浓度 mol/L
mol/L 0
浓度变化 mol/L
a mol/L a mol/L
平衡浓度 mol/L
mol/L a mol/L
则K=。
扫码查看完整答案与解析