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2022年高考化学 备考百强校大题狂练系列 专题09 镁、铝及其化合物1某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2、K杂质离子,并尽可能减少AlCl3的损失请回答下列问题:(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,溶液中发生反应的离子方程式:_、_、_.氢氧化钠溶液能否用氨水代替,为什么?_.(2)溶液a中存在的离子有_;在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH,为什么?_;为此,改进方法是_(3)为了研究AlCl3晶体的性质,在得到AlCl3溶液后,如何得到AlCl3晶体?_.【答案】Mg22OH=Mg(OH)2Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2O不能,因为Al(OH)3不能溶于过量的氨水中,不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开K、Cl、Na、AlO2-、OH因为Al(OH)3能溶于强酸,所以需控制pH,防止部分Al(OH)3溶解在a溶液中通入过量CO2气体在酸性气氛中对AlCl3溶液进行蒸发结晶 【解析】【详解】(1)加入足量氢氧化钠溶液,Mg2可与OH反应生成Mg(OH)2沉淀,Al3与少量OH反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3与足量的OH反应生成NaAlO2和H2O;反应的离子方程式为:Mg22OH=Mg(OH)2 ;Al33OH=Al(OH)3; Al(OH)3OH=AlO2H2O;氢氧化钠溶液不能用氨水代替,因为在Al3与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开;正确答案:Mg22OH=Mg(OH)2; Al33OH=Al(OH)3 ; Al(OH)3OH=AlO2H2O ;不能,因为Al(OH)3不能溶于过量的氨水中,不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开。 【点睛】氢氧化铝为白色絮状物沉淀,能够与强酸、强碱发生反应生成盐和水,而不与弱酸或弱碱发生反应,因此氢氧化铝的制备最好采用Al3与氨水反应或AlO与二氧化碳反应来制备。 2无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:(1) 氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为_。(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为_。(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,需加入少量Al,其作用是_。(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取16.25 g无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液中,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,得其质量为0.32 g。 写出上述除杂过程中涉及的离子方程式_、_。 AlCl3产品的纯度为_。【答案】A12O3+3C12+3C A1C13+3COSO32-+C12+H2OSO42-+2C1-+2H+;除去FeCl3;Fe3+3OH-=Fe(OH)3Al3+4OH-=Al(OH)4-96%;【解析】【详解】3无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下: 已知:AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华(1)铝原子的结构示意图为_,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是_。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_炉气中残余有少量Cl2,请画出吸收Cl2的尾气装置图_。(3)700 时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围_。a.低于183 b.介于183 和315 之间 c.高于315 (4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。m克样品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3NaAlO2溶液与过量二氧化碳反应的离子方程式为:_。计算该样品中Al的质量分数_(结果用m、n表示,不必化简)。【答案】防止Al3+水解Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-27n/51m【解析】去FeCl3、Fe,最后得到 AlCl3,冷凝得到AlCl3固体; (1)铝原子核电荷数为13,,原子结构示意图为;氯化铝溶液水解显酸性,配制氯化铝溶液时加入盐酸来抑制铝离子的水解;综上所述,本题答案是:;防止Al3+水解。(2)根据以上分析可知,氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应,生成AlCl3、CO,化学方程式为:Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3;Cl2有毒,污染空气,可用氢氧化钠溶液来吸收;吸收Cl2的尾气装置图为:;综上所述,本题答案是:Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3;。(3)已知:AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华;所以降温实现FeCl3和AlCl3的分离,合适的温度范围为介于183 和315 之间;综上所述,本题答案是:b。(4)NaAlO2溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-。根据流程可知,ngAl2O3的物质的量为n/102mol,根据铝元素守恒:2n(AlCl3)=n(Al2O3),n(Al)=n(AlCl3)=2n/102mol=n/51mol,铝元素质量为n/5127g=27n/51 g;所以样品中Al的质量分数(27n/51)/m100%=27n/51m;综上所述,本题答案是: AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-;27n/51m。 4铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)固体a的化学式为_。(2)写出中加过量的烧碱涉及到的反应离子方程式_、_;中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_。(3)由中得到滤液c的实验操作为_,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、冷却结晶、过滤洗涤。(4)滤液c显_性,日常生活中常用其溶质来_(任写一点);(5)向铵明矾NH4Al(SO4)2中加氢氧化钡使硫酸根离子完全沉淀化学方程式为_。【答案】SiO2Al3+ +4OH-=AlO2+2H2OFe3+ +3OH-=Fe(OH)3AlO2CO22H2O=HCO3Al(OH)3过滤蒸发浓缩碱发酵粉2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)2=2BaSO4+NH3H2O+Al(OH)3【解析】【分析】【详解】(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸,SiO2不溶于盐酸,所以固体a的化学式为SiO2。(2)向含有FeCl3、AlCl3的溶液中加入过量的NaOH溶液,发生的反应得到Fe(OH)3红褐色沉淀和偏铝酸钠溶液;反应的离子方程式为:Fe33OH-Fe(OH)3;Al34OH-AlO2-+2H2O;再向滤液中通入过量的CO2,得到Al(OH)3白色沉淀和HCO3,反应的离子方程式是:AlO2CO22H2O=HCO3Al(OH)3。(3)流程中I、II、III都存在固体和液体的分离,应用过滤的方法,从【点睛】本题考查化学工艺流程,侧重考查综合分析问题的能力,涉及化学方程式书写、物质分离提纯的方法,掌握物质的性质,结合流程中物质的转化分析解答是关键。
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