1、- 1 -专题 09 镁、铝及其化合物（满分 60 分 时间 30 分钟）姓名：_ 班级：_ 得分：_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】Mg 2 2OH =Mg(OH)2Al
2、 3 3OH =Al(OH)3Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O 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 、AlO 2-、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，Mg 2 可与 OH 反应生成 Mg(OH)2沉淀，Al 3 与少量 OH 反- 2 -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
3、方程式为：Mg 2 2OH =Mg(OH)2 ；Al 3 3OH =Al(OH)3； Al(OH)3OH =AlO 2H 2O；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：Mg 2 2OH =Mg(OH)2； Al3 3OH =Al(OH)3 ； Al(OH)3OH =AlO 2H 2O ；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
4、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(Al 2O3、Fe 2O3)为原料制备无水 AlCl3的工艺流程如下：（1） 氯化炉中 Al2O3、Cl 2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
5、 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。- 3 - 写出上述除杂过程中涉及的离子方程式_、_。 AlCl 3产品的纯度为_。【答案】A1 2O3+3C12+3C A1C13+3COSO32-+C12+H2OSO 42-+2C1-+2H+；除去 FeCl3；Fe 3+3OH-=Fe(OH)3Al 3+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:AlCl 3、FeCl 3分别在 183 、315 时升华- 4 -
6、（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、Cl 2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)3 n 克 Al2O3NaAlO2溶液与过量二氧化碳反应的离子方程式为：_。计算
7、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+3C 3CO+2AlCl3bAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO 3-27n/51m【解析】- 5 -去 FeCl3、Fe,最后得到 AlCl 3,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、Cl 2和焦炭在高温下发生反应，生成AlCl3、CO，化学方程式为：Al 2O3+
8、3Cl2+3C 3CO+2AlCl3；Cl 2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：Al 2O3+3Cl2+3C 3CO+2AlCl3； 。（3）已知:AlCl 3、FeCl 3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）NaAlO 2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+HCO 3-。根据流程可知，ngAl 2O3的物质的量为 n/102mol，根据铝
9、元素守恒：2n(AlCl 3)=n(Al2O3)，n(Al)=n(AlCl 3)=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: AlO 2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO 3-；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、Fe 2O3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NH 4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示：- 6 -请回答下列问题
10、：（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】SiO 2Al3+ +4OH-=AlO2+2H2OFe3+ +3OH-=Fe(OH)3AlO 2CO 22H 2O=HCO3Al(OH)3过滤蒸发浓缩碱发酵粉 2Ba(OH)2+NH4A
11、l(SO4)2=2BaSO4+NH 3H2O+Al(OH)3【解析】【分析】【详解】（1）铝土矿中 Al2O3和 Fe2O3能溶于盐酸，SiO 2不溶于盐酸，所以固体 a 的化学式为- 7 -SiO2。 （2）向含有 FeCl3、AlCl 3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：Fe 3 3OH -Fe(OH)3；Al 3 4OH -AlO 2-+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：AlO 2CO 22H 2O=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。
