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鋁及其化合物 【化學(xué)反應(yīng)】 （1）Al和NaOH溶液的反應(yīng)：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ （2）Al和稀硫酸的反應(yīng)：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ （3）Al2O3和NaOH溶液的反應(yīng)：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O （4）Al2O3和稀硫酸的反應(yīng)：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O （5）Al(OH)3和NaOH溶液的反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O （6）Al(OH)3和鹽酸的反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O （7）Al在氧氣中燃燒：4Al＋3O22Al2O3 （8）Al和Fe3O4的反應(yīng)：8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3 （9）向NaAlO2溶液中通入過量CO2氣體：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO （10）向NaAlO2溶液中滴入過量鹽酸：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O （11）將NaAlO2溶液與NaHCO3溶液混合：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO （12）將NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓ （13）向AlCl3溶液中加入過量氨水：Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH （14）向AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O （15）將AlCl3溶液與NaHCO3溶液混合：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ （16）將AlCl3溶液與Na2CO3溶液混合：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ （17）將AlCl3溶液與Na2S溶液混合：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑ （18）工業(yè)上冶煉鋁：2Al2O34Al＋3O2↑ 【考點(diǎn)導(dǎo)引】 考點(diǎn)一鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 例題1、下列由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論的是(　　) 選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 A 把相同大小的鋁片和鎂片分別投入相同濃度的NaOH溶液中：鋁溶解有氣泡產(chǎn)生，而鎂沒有任何變化 鋁的金屬性比鎂強(qiáng) B 取一塊鋁箔，用酒精燈點(diǎn)燃；鋁箔只熔化成液體而沒有滴落 鋁不易燃燒 C 向氯化銨溶液中投入一鋁片：鋁片上產(chǎn)生大量氣泡 該氣體是氨氣 D 向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解，最后沉淀完全消失 氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液 解析：金屬性的強(qiáng)弱可根據(jù)金屬與酸反應(yīng)時(shí)金屬失電子的能力強(qiáng)弱判斷，而不是與堿反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；沒有滴落表明氧化鋁的熔點(diǎn)高，故B錯(cuò)誤；氯化銨溶液顯酸性，與鋁反應(yīng)時(shí)放出氫氣，故C錯(cuò)誤；氯化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)先生成氫氧化鋁白色沉淀，氫氧化鋁再和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性的偏鋁酸鈉，故D正確。答案：D 考點(diǎn)二鋁的重要化合物的性質(zhì)、用途及轉(zhuǎn)化 例題2、工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下： 對上述流程的判斷正確的是(　　) A．試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物 B．CO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替 C．反應(yīng)Ⅱ中的離子方程式為CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO D．工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低 解析：A項(xiàng)，試劑X應(yīng)為強(qiáng)堿溶液，使Al2O3溶解，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若用強(qiáng)酸代替CO2，強(qiáng)酸過量時(shí)，Al(OH)3會(huì)溶解，不能保證得到Al(OH)3沉淀，B錯(cuò)誤；D項(xiàng)，因Al比Fe活潑，不能用Fe置換Al，D錯(cuò)誤。答案：C 例題3、某冶金廠的礦渣含有較多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，現(xiàn)欲進(jìn)行綜合利用以提取氧化鋁、氧化鎂、氧化鐵作為工業(yè)原料，其設(shè)計(jì)的工藝流程如下： 已知：氧化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂；硅酸的酸性比氫氧化鋁強(qiáng)。飽和氯化銨溶液的pH約為5，氫氧化鎂開始沉淀至沉淀完全的pH范圍：9.0～12.0。氫氧化鐵開始沉淀至沉淀完全的pH范圍：2.7～4.0。 (1)寫出過程Ⅱ中氧化鋁發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________。 (2)過程Ⅲ的名稱是________________________，產(chǎn)品乙的俗名是________。 (3)過程Ⅴ中所用適量的B是一種氣體，B是________(填化學(xué)式)，過程Ⅴ中所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。 解析：礦渣粉碎后與純堿混合熔融，Al2O3、SiO2分別生成偏鋁酸鈉、硅酸鈉。產(chǎn)品乙是紅棕色固體，應(yīng)是Fe2O3。根據(jù)已知信息MgO與水反應(yīng)生成Mg(OH)2，即殘?jiān)资荈e2O3和Mg(OH)2的混合物。用飽和氯化銨溶液溶解，Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為氯化鎂，過濾后與氫氧化鈉反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，灼燒得到MgO，產(chǎn)品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸鈉和偏鋁酸鈉，通入適量CO2，因?yàn)楣杷岬乃嵝员華l(OH)3強(qiáng)，則優(yōu)先生成Al(OH)3沉淀，灼燒得到氧化鋁。 答案：(1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑(2)溶解、過濾　鐵紅(3)CO2　CO2＋3H2O＋2AlO===2Al(OH)3↓＋CO 考點(diǎn)三鎂及其重要化合物的性質(zhì)及用途 例題4、從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下： 下列說法不正確的是(　　) A．用此法提取鎂的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富 B．步驟⑥電解MgCl2時(shí)陰極產(chǎn)生氯氣 C．步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水 D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng) 解析：電解MgCl2時(shí)陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生Mg。答案：B 例題5、(1)海水提鎂的一段工藝流程如下圖： 濃海水的主要成分如下： 離子 Na＋ Mg2＋ Cl－ SO 濃度/(gL－1) 63.7 28.8 144.6 46.4 該工藝過程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為_______________，產(chǎn)品2的化學(xué)式為____，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為________g。 (2)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________； 電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。 解析：(1)由題給海水的主要成分，脫硫就是除掉硫酸根離子，發(fā)生反應(yīng)：Ca2＋＋SO===CaSO4↓；由框圖信息知，產(chǎn)品2為Mg(OH)2；1 L濃海水中含有Mg2＋ 28.8 g，物質(zhì)的量為1.2 mol，則最多生成Mg(OH)2 1.2 mol，質(zhì)量為1.2 mol58 gmol－1＝69.6 g。(2)電解熔融氯化鎂生成氯氣和單質(zhì)鎂，若有水存在，則高溫下鎂與水反應(yīng)。 答案：(1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6(2)MgCl2Mg＋Cl2↑Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 【考點(diǎn)練習(xí)】 1．已知甲、乙、丙都為二元化合物,常溫下,甲為無色氣體,乙為淡黃色固體,丙呈液態(tài),乙、丁、己在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電,戊是助燃劑。298 K時(shí),0.01 molL-1己溶液的AG=lg=-10。它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是 A.丁的化學(xué)式為Na2CO3 B.己在水中完全電離 C.1 mol乙與甲完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2 mol D.這六種物質(zhì)屬于電解質(zhì)的有4種 【答案】C 【解析】本題考查物質(zhì)推斷,意在考查考生對元素化合物的掌握程度。常溫下,乙為淡黃色固體,丙呈液態(tài),且乙和丙能發(fā)生反應(yīng),則乙為過氧化鈉,丙為水,0.01 molL-1己溶液的AG=lg=-10,則c(OH-)=0.01 molL-1,可推出己為氫氧化鈉,戊為氧氣。又常溫下,甲為無色氣體,能與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣,則甲為二氧化碳,丁為碳酸鈉。由上述分析可知,甲為二氧化碳,乙為過氧化鈉,丙為水,丁為碳酸鈉,戊為氧氣,己為氫氧化鈉。丁的化學(xué)式為Na2CO3,A項(xiàng)正確;己為NaOH,為強(qiáng)電解質(zhì),在水中完全電離,B項(xiàng)正確;1 mol Na2O2與CO2完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子1 mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤;這六種物質(zhì)中屬于電解質(zhì)的有乙、丙、丁、己4種,D項(xiàng)正確。 2．海水資源開發(fā)利用的部分過程如圖所示，下列說法不正確的是 A.海水淡化的常用方法有蒸餾法、電滲析法和離子交換法 B.可通過分液的方法分離溴單質(zhì)和苯的混合物 C.“提純”時(shí)，所加試劑可依次為BaCl2、NaOH、Na2CO3、鹽酸 D.精鹽、NH3和CO2是侯德榜制堿工業(yè)的主要原料 【答案】B 3．為探究Na2O2與H2O的反應(yīng)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 有關(guān)說法不正確的是 A.實(shí)驗(yàn)ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 B.實(shí)驗(yàn)ⅲ中MnO2做H2O2分解反應(yīng)的催化劑 C.綜合實(shí)驗(yàn)ⅰ和?？梢哉f明Na2O2與H2O反應(yīng)有H2O2生成 D.綜合實(shí)驗(yàn)ⅱ和?？梢哉f明使酚酞褪色的是O2 【答案】D 【解析】本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)。A.實(shí)驗(yàn)ⅰ中固體溶解有大量使帶火星木條復(fù)燃的氣體生成，說明過氧化鈉與水發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈉放出氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，正確；B.實(shí)驗(yàn)ⅲ迅速產(chǎn)生大量使帶火星木條復(fù)燃的氣體，說明MnO2做H2O2分解反應(yīng)的催化劑，使反應(yīng)速率加快，正確；C.對比實(shí)驗(yàn)ⅰ和ⅲ，說明Na2O2與H2O反應(yīng)除與水發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈉放出氧氣外，還有H2O2生成，正確；D. 對比實(shí)驗(yàn)ⅱ和ⅲ，說明使酚酞試液褪色是溶液中存在H2O2的緣故，錯(cuò)誤。故選D。 5．藥劑中常含有化學(xué)物質(zhì)，下圖是兩種常見胃藥的標(biāo)簽。下列說法正確的是 A.碳酸氫鈉俗稱小蘇打 B.兩種藥品主要成分均有強(qiáng)吸水性，故需干燥保存 C.燒堿也適用于緩解胃酸過多引起的不適癥狀 D.相同劑量的兩種藥片消耗胃酸的量相同 【答案】A 【解析】本題考查元素化合物的性質(zhì)。A.碳酸氫鈉俗稱小蘇打，正確；B.碳酸氫鈉沒有強(qiáng)吸水性，不需干燥保存，錯(cuò)誤；C.燒堿有強(qiáng)腐蝕性，不適用于緩解胃酸過多引起的不適癥狀，錯(cuò)誤； D. 碳酸氫鈉和氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O，有化學(xué)方程式可知，相同劑量的兩種藥片消耗胃酸的量不相同，錯(cuò)誤。故選A。 6．下列說法中不正確的有 ①鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放酸性、堿性的食物 ②Al2O3熔點(diǎn)高,可用于制作耐高溫儀器 ③SiO2有導(dǎo)電性,可用于制備光導(dǎo)纖維 ④二氧化硅既能與氫氟酸反應(yīng),又能與燒堿反應(yīng),所以它是兩性氧化物 ⑤金屬活動(dòng)性不同,冶煉方法也有所不同 ⑥明礬常作為飲用水的消毒劑 ⑦鎂鋁合金的強(qiáng)度和硬度都比純鋁和純鎂大 ⑧除去銅器表面銅綠而不損傷器物,可用稀硝酸 A.①③⑤⑥ B.②⑥⑦⑧ C.④⑤⑦⑧ D.③④⑥⑧ 【答案】D 【解析】本題考查元素及其化合物知識(shí),意在考查考生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。酸性、堿性的食物都會(huì)腐蝕鋁,所以鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放酸性、堿性的食物,①正確;Al2O3熔點(diǎn)高,可用于制作耐高溫儀器,②正確;SiO2沒有導(dǎo)電性,③不正確;二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)是一種特殊的反應(yīng),所以它不是兩性氧化物,④不正確;金屬活動(dòng)性不同,冶煉方法也有所不同,⑤正確;明礬的水解產(chǎn)物可以吸附水中的懸浮物,可以作凈水劑,不能作消毒劑,⑥不正確;鎂鋁合金的強(qiáng)度和硬度都比純鋁和純鎂大,⑦正確;稀硝酸能與銅發(fā)生反應(yīng),用稀硝酸除去銅器表面銅綠會(huì)損傷器物,⑧不正確。故選D。 7．某小組用打磨過的鋁片進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，下列分析不合理的是 A.①中鋁片發(fā)生了鈍化 B.②中產(chǎn)生的氣泡可能是氮氧化合物 C.③中沉淀溶解的離子方程式是Al(OH)3+ OH-＝+ 2H2O D.②中加水稀釋過程中，僅發(fā)生了氧化還原反應(yīng) 【答案】D 【解析】本題考查鋁及其化合物的性質(zhì)。A. ①中常溫下濃硝酸能使鋁片發(fā)生鈍化，鋁片不溶解，正確；B. ②中加水，濃硝酸稀釋變?yōu)橄∠跛?，稀硝酸與鋁反應(yīng)會(huì)生成硝酸鋁、NO和水，正確； C. ③中硝酸鋁溶液中加入氫氧化鈉溶液，先生成氫氧化鋁沉淀，之后氫氧化鋁沉淀又溶解生成偏鋁酸鈉和水，沉淀溶解的離子方程式是：Al(OH)3+ OH-＝+ 2H2O，正確；D. ②中加水稀釋過程中，稀釋得到的稀硝酸溶解致密的氧化鋁薄膜屬于非氧化還原反應(yīng)，與鋁片反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。故選D。 8.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下： 下列敘述正確的是 A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸 B.反應(yīng)①過濾后所得沉淀為氫氧化鐵 C.反應(yīng)②的化學(xué)方程式為NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3 D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng) 【答案】C 【解析】本題考查有關(guān)鋁的化合物的性質(zhì)。A、Al2O3、Fe2O3都和鹽酸反應(yīng)，要將氧化鋁和Fe2O3分離出來，只能選擇氫氧化鈉，將氧化鋁溶解為偏鋁酸鈉，A錯(cuò)誤；B、反應(yīng)①過濾后所得沉淀為氧化鐵，B錯(cuò)誤；C、Y為CO2，偏鋁酸鹽中通二氧化碳來獲得氫氧化鋁沉淀，發(fā)生NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3，C正確；D、反應(yīng)①、②為復(fù)分解反應(yīng)，氫氧化鋁轉(zhuǎn)化成氧化鋁為分解反應(yīng)，氧化鋁轉(zhuǎn)化成鋁是氧化還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤；故答案選C。 9.鋁是地殼中含量最多的金屬元素,鋁從發(fā)現(xiàn)到制得純鋁,再到被廣泛使用,經(jīng)過了許多科學(xué)家近百年的不懈努力。目前工業(yè)上常用拜耳法提純鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2、CaCO3、MgCO3等雜質(zhì))制取Al2O3后再用霍爾-埃魯電解法制取Al,其工藝流程圖如圖所示,請回答下列有關(guān)問題: ((1)拜耳法適用于SiO2含量較少的鋁土礦,在拜耳法的堿溶過程中,SiO2轉(zhuǎn)化成難溶的水合鋁硅酸鈉(Na2OAl2O32SiO22H2O)隨赤泥排出,該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　。 (2)“赤泥”從顏色上看應(yīng)含有　　　　　　　　(填化學(xué)式),寫出該物質(zhì)的一種用途　　。洗滌赤泥的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)晶種分離是在30 ℃下加入Al(OH)3晶種,并不斷攪拌,過飽和的偏鋁酸鈉溶液就可自發(fā)析出Al(OH)3,該過程的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)Na2CO3H2O與石灰乳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　。 (5)MgCO3在堿溶過程中生成Mg(OH)2 進(jìn)入赤泥,已知常溫下MgCO3的Ksp=7.010-6、Mg(OH)2 的Ksp=5.010-12,反應(yīng)MgCO3(s)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)+Mg(OH)2 (s)常溫下的平衡常數(shù)K=　　。 (6)1886年,美國化學(xué)家霍爾把Al2O3熔化在熔融的冰晶石 (Na3AlF6) 中形成共熔物電解制得鋁,從而大大降低了鋁的價(jià)格。下列現(xiàn)象,與該原理類似的是　　　　(填寫編號(hào))。 ①合金的熔點(diǎn)比組分金屬低　　　?、诟呱缴纤姆悬c(diǎn)降低 ③冬天路面撒鹽防止結(jié)冰　　　　　④海水比淡水更難結(jié)冰 (7)在電解過程中需不斷補(bǔ)充陽極石墨,工業(yè)生產(chǎn)中生成1 t Al時(shí)陽極損失0.6 t石墨,則陽極石墨被氧化為　　　　　(填分子式)。 【答案】(1)2SiO2+Al2O3+H2O+2NaOHNa2OAl2O32SiO22H2O↓ (2)Fe2O3　作顏料(或著色劑、催化劑等)　回收赤泥中的NaOH和NaAlO2,提高原料的利用率 (3)Al+2H2OAl(OH)3↓+OH- (4)Na2CO3H2O+Ca(OH)22NaOH+CaCO3↓+H2O (5)1.4106 (6)①③④ (7)CO和CO2 【解析】本題通過金屬鋁的冶煉,不僅考查了考生的科學(xué)探究能力,還考查了考生對化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)的用途、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。(1)根據(jù)流程圖和題干信息,可以得出SiO2轉(zhuǎn)化成難溶的水合鋁硅酸鈉(Na2OAl2O32SiO22H2O)的反應(yīng)為2SiO2+Al2O3+H2O +2NaOH=Na2OAl2O32SiO22H2O↓。(2)赤泥除含有水合鋁硅酸鈉,還含有Fe2O3、CaCO3、Mg(OH)2等,從顏色上可以判斷出含有氧化鐵。(3)加入Al(OH)3晶種促進(jìn)NaAlO2水解形成Al(OH)3晶體與母液分離,所以涉及的反應(yīng)為Al+2H2O=Al(OH)3↓+OH-。(4)母液中含有NaOH和Na2CO3,對母液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到Na2CO3H2O,其與石灰乳中Ca(OH)2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到NaOH:Na2CO3H2O+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓+H2O(5)K=Ksp(MgCO3)/Ksp[Mg(OH)2] =7/5106=1.4106。(6)共熔或共溶使得熔點(diǎn)降低,所以①③④符合題意。(7)生成1 t Al時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為11063/27 mol=1106/9 mol;0.6 t石墨若全部轉(zhuǎn)化為CO2,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.61064/12 mol=0.2106mol>1106/9 mol,0.6 t石墨若全部轉(zhuǎn)化為CO,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.61062/12 mol=0.1106mol<1106/9 mol,所以陽極石墨被氧化為CO和CO2。 10．無水氯化鋁在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)氯化鋁在水中的電離方程式為　　　　　　　　　　。 (2)工業(yè)上用a g鋁土礦粉(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制取無水氯化鋁的一種工藝流程如圖所示: 已知: 物質(zhì) SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸點(diǎn)/℃ 57.6 180(升華) 300(升華) 1 023 ①步驟Ⅰ中焙燒時(shí)除了生成三種固體單質(zhì)外,還可以使固體水分揮發(fā)、氣孔數(shù)目增多,其作用是　　　　　　　　(要求寫出兩種),步驟Ⅰ中生成非金屬單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　。 ②步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后,用足量的NaOH冷溶液吸收,寫出吸收過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③結(jié)合流程圖及相關(guān)數(shù)據(jù)分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是　　　　　　　　　　　。 ④已知步驟Ⅴ中加入的鋁粉的質(zhì)量為c g,若得到成品AlCl3的質(zhì)量為b g,則鋁土礦粉中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　　　　　　　　。 【答案】(1)AlCl3Al3+ +3Cl- (2)①防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解;增大步驟Ⅱ中反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率　SiO2+2CSi + 2CO↑ ②Cl2+2OH-Cl+ClO-+H2O、CO2+2OH-C+H2O?、鄢eCl3,提高AlCl3的純度?、?-)100% 【解析】本題考查工業(yè)上用鋁土礦粉制取AlCl3的工藝流程分析。解答工藝流程題時(shí)首先要明確流程圖中各步驟的目的,本題步驟Ⅰ中鋁土礦粉和焦炭在300 ℃焙燒,Al2O3、Fe2O3、SiO2分別被還原為Al、Fe、Si,同時(shí)生成CO;步驟Ⅱ中Al、Fe、Si和Cl2反應(yīng)分別生成AlCl3、FeCl3、SiCl4,過量的焦炭和O2反應(yīng)生成CO2;步驟Ⅲ將得到的氣態(tài)混合物冷卻到100 ℃后,得到的尾氣中含有CO2、Cl2、O2、SiCl4氣體,AlCl3、FeCl3變?yōu)楣腆w,形成AlCl3粗品;步驟Ⅳ中加入NaCl,可以降低固體的熔點(diǎn),使AlCl3粗品能在較低溫度下熔化,減少能耗;步驟Ⅴ中加入適量鋁粉,可以使AlCl3粗品中的FeCl3轉(zhuǎn)化為FeCl2(減少鋁粉用量,節(jié)省成本),然后在300 ℃升華即可得到成品AlCl3。(1)AlCl3在水溶液中能完全電離,屬于強(qiáng)電解質(zhì),電離方程式為AlCl3Al3++3Cl-。(2)①步驟Ⅰ中焙燒時(shí),固體水分揮發(fā),可以防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解;氣孔數(shù)目增多,可以增大步驟Ⅱ中反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率。由題意知,鋁土礦粉中含有SiO2雜質(zhì),SiO2與焦炭在高溫下反應(yīng)生成單質(zhì)Si,故步驟Ⅰ中生成非金屬單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。②步驟Ⅲ的尾氣經(jīng)冷卻至室溫后,主要有Cl2、O2和CO2,用足量的NaOH冷溶液吸收時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO- +H2O和CO2+2OH- C+H2O。 ③由題給流程圖知,氯化鋁粗品中含有FeCl3,結(jié)合題表中數(shù)據(jù)知,FeCl3能在300 ℃升華,故在步驟Ⅴ中加入鋁粉,可以使FeCl3轉(zhuǎn)化為FeCl2,從而提高AlCl3的純度。④成品AlCl3的質(zhì)量為b g,步驟Ⅴ中加入c g Al粉,由Al+3FeCl3AlCl3+3FeCl2,可得氯化鋁粗品中鋁元素的物質(zhì)的量為mol,再根據(jù)Al元素守恒即可進(jìn)一步求出鋁土礦粉中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 11．以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3為原料生產(chǎn)鋁和氮化鋁的一種工藝流程如下【已知SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉(NaAlSiO4nH2O)沉淀】： (1)操作I、Ⅱ的名稱為 。 (2)用氧化物的形式表示鋁硅酸鈉的化學(xué)式： 。 (3)向溶液a中加入NaHCO3溶液后，生成沉淀的離子方程式為 。 (4)Al2O3比另外一種鋁的化合物AlCl3熔點(diǎn)高出很多，原因是；有人考慮用熔融態(tài)AlCl3電解制備鋁，你覺得是否可行？ (選填“可行”或“不可行”)，試分析原因： 。 (5)取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。打開K2，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生NH3。打開K1，通入N2一段時(shí)間。 ①實(shí)驗(yàn)中需要測定的數(shù)據(jù)是 。 ②由于裝置存在缺陷，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈倪M(jìn)方法: 。 【答案】(1) 過濾 (2) Na2OAl2O32SiO22nH2O (3) ++H2O=Al(OH)3↓+ (4) Al2O3是離子晶體，AlCl3是分子晶體，離子鍵強(qiáng)于范德華力，所以的熔點(diǎn)高; 不可行; AlCl3屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電 (5)①AlN樣品的質(zhì)量、裝置C在吸收NH3前后的質(zhì)量 ②在C后連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥管(其他改進(jìn)裝置合理也可) 【解析】本題主要考查化學(xué)工藝流程。(1)根據(jù)流程圖知操作I、Ⅱ?yàn)楣桃悍蛛x操作，名稱為過濾；(2)用氧化物的形式表示鋁硅酸鈉的化學(xué)式為Na2OAl2O32SiO22nH2O；(3)由流程圖知溶液a中有氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的，加入NaHCO3溶液，則碳酸氫根離子電離出氫離子，氫離子與偏鋁酸根離子、水生成氫氧化鋁，反應(yīng)的離子方程式為 ++H2O=Al(OH)3↓+；(4) 因Al2O3是離子晶體，AlCl3是分子晶體，離子鍵強(qiáng)于范德華力，所以Al2O3比AlCl3的熔點(diǎn)高出很多; AlCl3屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，則不能用熔融態(tài)AlCl3電解制備鋁。(5)①由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，樣品中AlN純度的原理是利用AlN與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣，用濃硫酸吸收氨氣，測定生成氨氣的質(zhì)量，則實(shí)驗(yàn)中需要測定的數(shù)據(jù)是AlN樣品的質(zhì)量以及裝置C在吸收NH3前后的質(zhì)量；②由于濃硫酸具有吸水性，能夠吸收空氣中的水，導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)偏大，所以應(yīng)在C后連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥管或盛有濃硫酸的洗氣瓶。 12.鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下： 注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。 (1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為________。 (2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是______________。 (4)鋁粉在1 000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_________________________________________。 【答案】(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜 【解析】(1)強(qiáng)堿條件下，Al2O3與OH－發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。(2)“過濾Ⅰ”所得濾液的主要成分是NaAlO2，顯強(qiáng)堿性，加入NaHCO3后，NaAlO2可與NaHCO3發(fā)生反應(yīng)：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，溶液堿性減弱，pH減小。(3)石墨具有還原性，電解熔融Al2O3，陽極O2－被氧化為O2，陽極上產(chǎn)生的O2會(huì)氧化石墨電極。(4)Al表面容易形成致密的氧化鋁薄膜，NH4Cl受熱易分解產(chǎn)生HCl，生成的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜，有利于AlN的制備。