- 铝的物理性质
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明矾石的主要成分为K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O,此外还含有少量Fe2O3杂质。某校研究小组利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下:
(1)“焙烧”过程中反应的化学方程式为Al2(SO4)3+
S
Al2O3+
________↑。
(2)分离溶液和废渣的操作是________,“溶解”时反应的离子方程式为_________________________________。
(3)“调节pH”后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀,证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是________。
(4)“母液”中可回收的物质是________。
(5)若“焙烧”过程中恰好消耗48 g硫黄,则理论上最终可得到________ g氢氧化铝。
正确答案
(1)2 3 2 9 SO2 (2)过滤 Al2O3+2OH-===2AlO2—+H2O (3)取最后一次洗涤的滤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净 (4)K2SO4、Na2SO4 (5)468
(1)分析已知的反应物和生成物可知,只有硫元素化合价发生变化,故最终只可能生成SO2。(2)结合流程可知,分离溶液和废渣可用过滤操作;溶解时,Al2O3与碱反应。(3)Al(OH)3沉淀表面吸附有SO42—,故可取最后一次洗涤的滤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成则证明已洗涤干净。(4)“母液”中可回收的物质是易溶的K2SO4和Na2SO4。(5)根据反应的化学方程式可知,2Al2(SO4)3~3S,n(S)=1.5 mol,n[Al2(SO4)3]=1 mol,n(Al2O3)=1 mol,明矾石中n(Al2O3)=2 mol,依据铝元素守恒可知,n(Al)=n[Al(OH)3]=6 mol,则氢氧化铝质量为468 g。
向20 mL AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液时,得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积(mL)关系如图所示:
(1)图中A点表示的意义是___________________________________________________。
(2)图中B点表示的意义是___________________________________________________。
(3)上述两步用总的离子方程式可表示为________________________。
(4)假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g,则此时用去NaOH溶液体积为______________。
正确答案
(1)表示滴入NaOH溶液产生沉淀量最大点
(2)表示滴入NaOH溶液沉淀恰好完全溶解点
(3)Al3++4OH-====+2H2O
(4)7.5 mL或17.5mL
把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中,先产生Al(OH)3沉淀,其质量最大值(A点),然后全部消失溶解(B点)。其总的反应离子方程式为:
Al3++4OH-====+2H2O
当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时,①AlCl3过量,加入NaOH使Al3+部分产生沉淀0.39 g,通过Al3++3OH-====Al(OH)3可知用NaOH7.5 mL。②当NaOH过量使Al3+全部参加反应生成Al(OH)3沉淀后又部分溶解,用NaOH 17.5 mL。
铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量杂质)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下:
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应:_______ _______。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式:______ ___________。
(3)金属铝与氧化铁混合在高温下,会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式_____________。请举一例该反应的用途________________。
(4)电解熔融氧化铝制取金属铝,若有0.9mol电子发生转移.理论上能得到金属铝的质量是________________。
正确答案
(1)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(2)NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
(3)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3: 焊接铁轨
(4)8.1g
试题分析:(1)因题目已经给出了铝土矿的主要成分是Al2O3,所以第一步反应中与NaOH溶液反应的是Al2O3,Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(2)结合实验室制取Al(OH)3的原理,我们可以写出反应方程式NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
(3)铝热反应方程式:2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3。
(4)
所以可以推出反应的铝为0.3mol,质量为0.3mol*27g/mol=8.1g
如图所示:
用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起,使四周都有四层。把内层滤纸取出,在底部剪一个小孔,用水润湿,再跟另一纸漏斗套在一起,架在铁圈上,下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀,放在纸漏斗中,上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条,用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息,回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式:__________,
在该反应中________是氧化剂,________是还原剂,该反应称为________反应。
(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上):________。
①镁条剧烈燃烧;②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四射;③纸漏斗的下部被烧穿;④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。
(3)写出下列操作或物质的作用:内层纸漏斗底部剪一个孔:________;蒸发皿盛沙:________;镁条:________;氯酸钾:________。
正确答案
(1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 Fe2O3 Al 铝热 (2)①②③④ (3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾分解 引发铝热反应
(1)铝热反应为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,该反应中Fe2O3作氧化剂,Al作还原剂。
(2)①②③④全为该铝热反应的现象。
(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;②为防止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛沙子;③反应中镁条引起氯酸钾分解;④氯酸钾引发铝热反应。
将一定质量的Al、Fe混合物加入到足量的盐酸中,充分反应后得到标准状况下的氢气8.96L;如果将等质量的该混合物加入到足量的NaOH溶液中,充分反应后得到标准状况下的氢气6.72L.
(1)写出与碱反应涉及的化学方程式:______;
(2)混合物中Al和Fe的质量分别为______和______;
(3)当混合物与盐酸反应时,转移电子数为______mol;与NaOH溶液反应时转移电子数为______mol.
正确答案
(1)因铝具有两性,可以与酸、碱发生反应,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(2)因铝与碱发生反应,而铁与碱不发生反应,由氢气的体积求出铝的质量,
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 +3H2↑
0.02mol 0.03mol
所以铝的质量为0.02mol×27g/mol=5.4g
同样质量的铝与酸反应
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
0.02mol 0.03mol
铝与酸反应产生的氢气的体积为 0.03mol×22.4L/mol=6.72L,所以Fe与盐酸反应得的氢气的体积为8.96L-6.72L=2.24L,物质的量为0.1mol,
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
0.1mol 0.1mol
所以铁的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g,
故答案为:5.4g;5.6g.
(3)因铝与足量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠
0+3
Al~AlO2-化合价升高3,失去3e-,0.2molAl 失去电子数应为0.6mol;
同样,0.1molAl 失去电子数应为0.2mol,
故答案为:0.8; 0.6.
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