- 氢氧化铝的化学性质
- 共1387题
氯化铝融盐电解法是以氯化铝为原料,以碱金属或碱土金属氯化物(含少量MgCl2、KCl、CaCl2)为电解质进行电解制取铝的方法。
(1)氯化铝融盐电解法需要先制纯氧化铝。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料通过以下途径提纯氧化铝:
①依次写出X、Y的成分 , 。
②如图所示在实验室中进行过滤,操作中的两处错误分别是 ; 。
(2)制备无水氯化铝的反应为:2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2
③为促进该反应的进行,实际生产中需加入焦炭,其原理是 。
④加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑,为确定气体X是否是混合气体,某同学将X依次通过灼热的氧化铜和澄清的石灰水,再根据现象判断。该操作是否正确?(填正确、不正确或无法判断) ,请说明理由 。
(3)现在工业上通常用电解熔融氧化铝方式制取铝,理论上生产1吨铝消耗的氧化铝的质量_________
(填“大于”、“小于”、“等于”)氯化铝质量。
正确答案
(10分)(1)①NaOH溶液(1分); 稀盐酸(1分)
②没有使用玻璃棒引流;滤纸边缘高于漏斗边缘(2分)
(2)③碳与O2反应,有利于反应正向进行(2分)
④不正确。将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若有CO就会生成CO2,这样就无法确定原来是否有CO2。(2分) (3)小于(2分)
试题分析:(1)①滤液乙能和氨水反应生成氢氧化铝沉淀,这说明滤液乙中含有铝离子,所以Y应该是盐酸。则滤液甲中含有AlO2-和SiO32-,因此X是NaOH。氧化铁和氢氧化钠不反应,过量得到氧化铁。硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀,过量得到氯化铝和盐酸的混合液,加入氨气即生成氢氧化铝沉淀。
②根据装置图可知,该装置是过滤装置,因此主要的错误在于没有使用玻璃棒引流,其次滤纸边缘高于漏斗边缘。
(2)③因为在加热的条件下,碳与O2反应,生成CO或CO2,降低氧气的浓度,有利于反应正向进行。
④由于在加热的条件下,CO能和氧化铜反应生成CO2,所以将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若有CO就会生成CO2,这样就无法确定原来是否有CO2,所以是不正确的。
(3)根据原子守恒可知,1mol氧化铝可以生成2mol氯化铝。1mol氧化铝的质量是102g,2mol氯化铝的质量是2mol×133.5g/mol=267g,所以氧化铝的质量小于氯化铝的质量。
(14分)X,Y,Z,Q,R是五种短周期元素,原子序数依次增大。X,Y两元素最高正价与最低负价代数和均为0;Q与X同主族;Z是地壳中含量最高的非金属元素,R的简单离子在同周期离子中半径最小。请回答下列问题:
(1)画出Z的原子结构示意图 ,工业上制取R单质的化学方程式为
(2)已知,由X,Y两种元素组成的相对分子质量最小的化合物W 3.2g在氧气中完全燃烧生成稳定化合物(常温常压下)放出178.06KJ的热量,写出W燃烧的热化学方程式
(3)由以上某些元素组成的化合物A,B,C,D有如下转化关系:(在水溶液中进行)。其中C是产生温室效应的气体;D是淡黄色固体。写出C的结构式 ;D的电子式
①如果A,B均由三种元素组成,B为两性化合物,且不溶于水,则由A转化为B的离子方程式为
②如果A,B均为由以上某些元素组成的盐,则A溶液显 性,原因是(用离子方程式表示) 。浓度均为0.1mol/L的A,B的溶液等体积混合,混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
正确答案
(1) 2Al2O3
4Al+3O2↑
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ∆H=—890.3KJ/mol
(3)O=C=O
①AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-或2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH)3↓+CO32-
②碱 CO32-+H2OHCO3-+OH- c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
试题分析:根据题意可得X是H;Y是C;Z是O;Q是Na;R是Al。(1)8号元素O的原子结构示意图为;Al的活动性比较强,在工业上只能用电解熔融的Al2O3的方法进行冶炼。反应的方程式为
。(2)C、H两元素组成的相对分子质量最小的物质为CH4,3.2g CH4的物质的量为3.2g÷16g/mol=0.2mol.完全燃烧放出178.06KJ的热量。则其燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ∆H=—890.3KJ/mol。(3)C是产生温室效应的气体,则C为CO2,其的结构式为O=C=O;D是淡黄色固体则D为Na2O2,其电子式为
。①如果A,B均由三种元素组成,B为两性化合物,且不溶于水,则A为NaAlO2,B为Al(OH)3.则由A转化为B的离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-或2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH)3↓+CO32-。②如果A,B均为由以上某些元素组成的盐,则A为Na2CO3;B为NaHCO3.Na2CO3是强碱弱酸盐,弱酸根离子CO32-水解CO32-+ H2O
HCO3-+OH-。消耗水电离产生的H+,当最终达到平衡时,使溶液中的OH-的浓度增大,导致溶液显碱性。若将Na2CO3和NaHCO3等浓度等体积混合,则由于CO32-水解、HCO3-都发生水解反应,所以溶液显碱性,c(OH-)>c(H+);水解程度 CO32->HCO3-,所以c(HCO3-)>c(CO32-)。盐的水解程度是很微弱的,盐的电离作用远大于盐的水解作用,所以c(CO32-)>c(OH-);因为Na+由Na2CO3和NaHCO3共同电离产生,所以c(Na+)>c(HCO3-)。故离子浓度的大小关系为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
(7分)将镁和铝的混合物0.1 mol溶于100 mL 2 mol/L的H2SO4溶液中,然后滴加1 mol/L的NaOH溶液。在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量(m)随加入NaOH溶液的体积(V)变化如图所示。请回答:
(1)若当V1=160时,则金属粉末中
n(Mg)= mol,V2= mL;
(2)若在滴加NaOH溶液的过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积应为 mL。
正确答案
(7分)(1)0.06 ,440(2)400
略
(14分)铝土矿(主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下:
(1)滤液甲的主要成分是(写化学式)
(2)写出反应 II 的离子方程式:
(3)结合反应II,判断下列微粒结合质子 ( H+) 的能力,由强到弱的顺序是 (填字母序号)
A.AlO2― B.OH― C.SiO32―
(4)取滤液甲少许,加入过量盐酸,过滤;再用惰性电极电解其滤液,两极均有气体产生,且全部逸出,在阴极区还有沉淀生成,最后沉淀消失。沉淀消失的原因可用离子方程式表示为:
(5)取 (4) 电解以后的溶液 10.0 mL,经分析,该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质,向其中逐滴加入0.100 mol• L-1盐酸溶液,当加入50.0mL 盐酸溶液时,生成的沉淀恰好溶解。
①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为:
②请画出生成沉淀的物质的量与加入盐酸体积的关系图。
正确答案
⑴ NaOH、NaAlO2、Na2SiO3
⑵ CO2+2OH-==CO32-+2H2O CO2+2H2O +2 AlO2-==2Al(OH)3↓+HCO3-
⑶ b>a>c ⑷ Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O
⑸ ① H++OH-==H2O AlO2-+H++H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
②图像如下所表示。
试题分析:(1)铝土矿中加入过量的NaOH溶液,其中的Al2O3、SiO2发生反应得到NaAlO2、Na2SiO3和过量的NaOH溶液,所以滤液甲的主要成分是NaAlO2、Na2SiO3、NaOH;不溶性的固体是Fe2O3。(2)向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的溶液中通入过量CO2,发生反应CO2+2OH-=CO32-+2H2O ;CO2+2H2O +2AlO2-==2Al(OH)3↓+HCO3-,得到Al(OH)3沉淀。(3)H2O是中性物质;Al(OH)3是两性物质,H2SiO3是弱酸。所以微粒结合质子 ( H+) 的能力,由强到弱的顺序是b>a>c。(4)向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的加入过量盐酸发生反应得到AlCl3、NaCl、H2SiO3;溶液为AlCl3、NaCl的混合溶液。用惰性电极电解,在阴极发生反应:2H++2e-=H2↑,由于破坏了附近的水的电离平衡,溶液中OH-的浓度增大,OH-与溶液中的Al3+发生反应形成Al(OH)3沉淀。在阳极发生反应:2Cl-—2e-=Cl2↑。当溶液呈碱性时,又发生反应:Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O。沉淀又逐渐溶解而消失。(5)①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序是H++OH-=H2O ;AlO2-+H++H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 。 由于二者的物质的量相等,所以它们都是是0.100 mol/L×0.01L=0.001mol。NaOH与HCl反应消耗10mlHCl; NaAlO2与HCl反应形成Al(OH)3沉淀消耗10mlHCl;溶解Al(OH)3沉淀消耗30mlHCl.图像见图示:
(10分)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L-1盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请回答下列各题:
(1)写出①中发生铝热反应的化学方程式 。
(2)写出③中所发生的各反应的离子方程式是 。
(3)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中c(Mg2+)为 mol·L-1,c(Fe2+)
为 mol·L-1。
正确答案
略
略
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