高考化学铝及其化合物复习讲义新人教版必修120170808148.wps

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1、铝及其重要化合物 一、铝、镁的性质及应用 1铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期A 族，原子结构示意图为 。铝是地壳中含量最多的金属元 素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。 2金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。 3金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： O2 Al Error! 点燃 2Al3Cl2 = 2AlCl3 酸 Al Error! 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 高温 2AlFe2O3 = Al2O32Fe(铝热反应) 4对比记忆镁的化学性质 铝 镁 点燃 2MgO2 = 2M

2、gO 与非金属反应 能被 Cl2、O2氧化点燃 3MgN2 = Mg3N2 能与沸水反应 Mg2H2O 与水反应 反应很困难 = Mg(OH)2H2 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧化物反应 能与 Fe2O3、M nO2、Cr2O3等金 能在 CO2中燃烧：2MgCO2 1 属氧化物发生铝热反应 点燃 = 2MgOC 5.铝的用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 题组一 对比掌握铝、镁的性质 1镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者 存在较大差异性的是( ) CO2 盐酸 NaOH 溶液 水 A B C D 答案 C 解析

3、 Al 能与 NaOH溶液反应而 Mg 不能；Mg 能在 CO2中燃烧而 Al 不能。 2. 下列说法错误的是( )。 A铝与 Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重(2014全国新课标，9C) BAl片溶于 NaOH 溶液，产生气体：2Al2OH2H2O=2AlO23H2(2014北京理综，9D) C工业上电解熔融状态的 Al2O3制备 Al(2012广东理综，10B) D铝制容器可盛装浓 H2SO4(2010重庆理综，8A) 高温 解析 铝与 Fe2O3发生铝热反应：2AlFe2O3 = Al2O32Fe，反应前后固体物质的质量 不变。 答案 A 熟记铝、镁的特殊化学性质 1活泼金属与酸反应

4、是金属的通性，而铝不但能与酸(H)反应，还能够与碱溶液反应，表现 出特殊性： 2Al2OH2H2O=2AlO23H2。 2铝热反应 铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热 反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属等。 注意 Al 与 MgO不能发生铝热反应。 3Mg在 CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。 题组二 铝与酸或碱反应的定量分析 1(2013山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最 少的是( )。 A氢氧化钠溶液 B稀硫酸 2 C盐酸 D稀硝酸 解析 A 项，2Al2NaOH2H

5、2O=2NaAlO23H2，1 mol Al消耗 1 mol NaOH；B 项，2Al 3H2SO4=Al2(SO4)33H2，1 mol Al消耗 1.5 mol H2SO4；C 项，2Al6HCl=2AlCl3 3H2，1 mol Al消耗 3 mol HCl；D 项，Al 和稀硝酸反应不放 H2。综上所述，符合题意的是 A 项。 答案 A 2铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2 的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题： (1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得 H2的体积之比是_。 答案 11 解析 根据化学方程式：2A

6、l6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H2，故只要参加反应的 Al 的量相等，所得 H2的量必相等。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生 H2的体 积之比是_。 答案 13 解析 因为在反应中 Al过量，产生的 H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式： 6HCl3H2、2NaOH3H2，故当 HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生 H2的体积比为 13。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH溶液中，二者产生的

7、H2 相等，则 HCl和 NaOH的物质的量浓度之比是_。 答案 31 解析 因为铝足量且产生 H2相等，根据关系式 n(HCl)n(NaOH)31，又因为两溶液体积相 等，故物质的量浓度 c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL1的盐酸和 NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质 量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为 V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量为 _。 A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g 答案 A 解析 其反应原理分别为 2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=

8、2NaAlO23H2。 可见当参加反应的 HCl和 NaOH的物质的量一样多时，产生 H2的体积比是 13，而题设条件体 积比为 12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于 NaOH 来说是不足的。 2Al6HCl = 2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol 则 Al与 NaOH 反应生成的 H2为 0.15 mol20.3 mol。 3 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 227 g 3 mol 54 g 0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。 1铝与酸、碱反应生成 H2的量的关系 铝与酸、碱反应的化学方程式分别为 2

9、Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 失3e 3H2。从化学方程式可以看出 Al与酸、碱反应时生成 H2的实质都是 Al Al3，所 以无论与酸还是与碱反应，Al 与 H2的关系都是 2Al3H2。 VHClH2 1 (1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比 。 VNaOHH2 1 VHClH2 1 (2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比 。 VNaOHH2 3 1 VHClH2 1 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比 ” 或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是 Al

10、33H2OAl(OH) 3(胶体)3H，Al(OH)3胶 体吸附水中杂质形成沉淀而净水。 题组一 AlAl2 2O O3 3和 Al(OH)Al(OH)3 3的两性 1下列除去杂质的方法不正确的是( ) A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B用过量氨水除去 Fe3溶液中的少量 Al3 CAl(OH)3中混有少量 Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量 CO2 后过滤 DMgO中混有少量 Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到 MgO 答案 B 解析 Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量 Al3的 Fe3溶液中加入过

11、量氨水时，Fe3、Al3均转 化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。 2下列说法不正确的是( )。 AAlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO24NH42H2O(2014四川理综，3C) B氢氧化铝可作胃酸的中和剂(2014四川理综，1D) C向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2制 Al(OH)3：CO2AlO22H2O=Al(OH)3HCO3(2014江苏 化学，7D) D常温下，Al(OH)3既能与 NaOH 溶液反应又能与稀硫酸反应(2014福建理综，9) 解析 Al(OH)3不溶于过量氨水，正确的离子方程式为：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4， A 错误

12、。 答案 A 含铝杂质的提纯方法归类 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如： Mg(Al)：加足量 NaOH 溶液； Fe2O3(Al2O3)：加足量 NaOH 溶液； Mg(OH)2Al(OH)3：加足量 NaOH 溶液； 5 Mg2(Al3)：加过量 NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。 题组二 制备 Al(OH)Al(OH)3 3的最佳途径 1用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是( ) 加盐酸溶解 加烧碱溶液溶解 过滤 通入过量 CO2生成 Al(OH)3沉淀 加入盐酸 生成 Al(OH)3沉淀 加入过量烧碱

13、溶液 A B C D 答案 B 解析 若先用盐酸溶解，Mg、Al 均溶解，制取 Al(OH)3的步骤较多；从 NaAlO2制备 Al(OH)3， 若加盐酸不容易控制量的多少。故 B 项操作步骤为最佳顺序。 题组三 有关 AlAl3 3、AlOAlO2 2的离子反应 1常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( ) A无色溶液中：ClO、MnO4、Al3、K B1.0 molL1的 NaAlO2溶液中：Cl、HCO3、K、Ca2 C在强碱性环境中：AlO2、SiO23 、Na、K D能使甲基橙显红色的溶液中：NH4、AlO2、Na 答案 C 解 析 A 项 MnO4有 颜 色 ， ClO

14、与 Al3 可 发 生 双 水 解 反 应 ； B 项 中 HCO3 AlO2 H2O=Al(OH)3CO23 ；D 项中，酸性条件下 AlO2不能大量存在。 2下列离子方程式书写正确的是( ) A向氯化铝溶液中通入过量氨气：4NH3Al32H2O=AlO24NH4 B将铝片打磨后置于 NaOH 溶液中：2Al2OH=2AlO2H2 C向明矾溶液中加入过量的 Ba(OH)2溶液：Al32SO24 2Ba24OH=2BaSO4AlO2 2H2O D向 NaAlO2溶液中通入足量 CO2：2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 答案 C 解析 A 项，氨水不能溶解 Al(OH)3；B

15、项，氧元素不守恒；D 项，通足量 CO2时，应生成 HCO3。 1离子共存问题 (1)Al3水解呈酸性，与 OH、AlO2、CO23 (HCO3)、S2等不能大量共存。 (2)AlO2水解呈碱性，与 H、HCO3、Al3、Fe3等不能大量共存。 2含 Al3的溶液与碱反应的先后顺序 当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有 H、NH4、Mg2、Al3的混合 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，NaOH 先与 H反应，再与 Mg2、Al3反应生成沉淀，再 6 与 NH4反应，最后才溶解 Al(OH)3沉淀。 三、用数形结合思想理解 AlAl3 3、Al(OH)Al(OH)3 3、Al

16、OAlO2 2之间的转化关系 1Al3、Al(OH)3、AlO2之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式。 答案 (1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 Al33OH=Al(OH)3 (2)Al(OH)33H=Al33H2O (3)Al34OH=AlO22H2O (4)AlO24H=Al32H2O (5)AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3 AlO2HH2O=Al(OH)3 (6)Al(OH)3OH=AlO22H2O 2与 Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析 (1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3)溶液中至过量 现象：先有白色

17、沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。 图像 有关反应： AB：Al33OH=Al(OH)3 BD：Al(OH)3OH=AlO22H2O (2)把铝盐(Al3)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量 现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。 图像 7 有关反应： AB：Al34OH=AlO22H2O BC：Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 (3)把强酸溶液逐滴加入到 AlO2溶液中至过量 现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。 图像 有关反应： AB：AlO2HH2O=Al(OH)3 BD：Al(OH)33H=Al33H2O (4)向强酸溶液中逐滴加入 AlO2溶液至过量 现象：先

18、无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。 图像 有关反应： AB：4HAlO2=Al32H2O BC：Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 (5)往等物质的量的 AlCl3、MgCl2混合溶液中加入 NaOH 溶液至过量 现象：开始出现白色沉淀，后沉淀量增多，最后沉淀部分溶解。 图像 8 有关反应： OA：Al33OH=Al(OH)3， Mg22OH=Mg(OH)2 AB：Al(OH)3OH=AlO22H2O 思考： 下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是_。 NaOH、AlCl3 NaHCO3、H2SO4 NaAlO2、NaHSO4 Na2CO3、HCl Na2CO3、N

19、aHCO3、Ca(OH)2 答案 解析 都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。 向含 Al3的溶液中滴加 NaOH 溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向 NaOH 溶液中滴 加含 Al3的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴 别。 不论是 NaHCO3滴入 H2SO4中还是 H2SO4滴入 NaHCO3中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴 别。 NaHSO4=NaHSO24 ，溶液显强酸性。向 NaAlO2溶液中滴加 NaHSO4：开始出现白色沉 淀后沉淀逐渐溶解；向 NaHSO4溶液中滴加 NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象 不同，

20、可以鉴别。 向 Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加 Na2CO3溶液：立即产生 气泡。现象不同，可以鉴别。 无论是 NaHCO3还是 Na2CO3加到 Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法鉴别。 题组一 AlAl3 3、AlOAlO2 2形成 Al(OH)Al(OH)3 3图像的综合分析 1如图表示 AlCl3溶液与 NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是 ( ) A线表示 Al3的物质的量的变化 Bx 表示 AlCl3的物质的量 C线表示 Al(OH)3的物质的量的变化 D线表示 AlO2的物质的量的变化 答案 B 解析 AlCl3溶液

21、与 NaOH溶液混合有两种方式：向 AlCl3溶液中缓慢滴加 NaOH 溶液，开始有沉 淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的 NaOH的物质的量之比为 31，显然符合题 9 意，则 x 表示 NaOH 的物质的量，B 项错误；另一种方式是向 NaOH溶液中缓慢滴加 AlCl3溶液， 开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。 2下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是( ) A向 1 L 浓度均为 0.1 molL1的 Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入 0.1 molL1的稀 H2SO4 B向 1 L 浓度分别为 0.1 molL1和

22、0.3 molL1的 AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入 0.1 molL1的稀 NaOH 溶液 C向烧碱溶液中滴加明矾溶液 D向 AlCl3溶液中滴加过量氨水 答案 A 解析 A 项，Ba(OH)2和 NaAlO2中加入 H2SO4，发生的反应依次为 Ba22OH2HSO24 =BaSO42H2O、AlO2HH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O，所以加 1 L H2SO4时，Ba(OH)2反应完，再加 0.5 L H2SO4时 AlO2参加反应，再加 1.5 L H2SO4时，Al(OH)3 全部溶解，A 正确；B 项，向 1 L 浓度分别为 0.1 molL1和

23、0.3 molL1的 AlCl3、NH4Cl 的 混合溶液中加入 0.1 molL1的 NaOH溶液，发生的反应依次是 Al33OH=Al(OH)3、OH NH4=NH3H2O、Al(OH)3OH=AlO22H2O，所以沉淀 Al3和溶解 Al(OH)3 所用 NaOH的 量之比为 31，而图像上看到的是 11，B 错 误；C 项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的 反应依次是 Al34OH=AlO22H2O、Al33AlO26H2O=4Al(OH)3，C 错 误；D 项，AlCl3 溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，D 错误。 突破 Al(OH)3沉淀图像三个秘诀 1明晰横、纵坐标含义，然后通

24、过曲线变化特点分析反应原理。 2掌握 Al3、Al(OH)3、AlO2三者之间的转化比例： 3OH OH 3H H Al3Al(OH)3 Al4OH4HO 2 3明晰 Al3溶液中加碱(OH)的几种常见变形图像，如： 10 图 A 中，n(H)n(Al3)21。 图 B 中，若已知原溶液中含有 Mg2。则可推出： n(Mg2)n(Al3)11。 图 C 中，若已知原溶液中含有 H 和 Mg2 ，则可推导出：n(H )n(Al3 )n(Mg2 ) 211。 题组二 AlAl3 3形成 Al(OH)Al(OH)3 3的简单计算 1向 30 mL 1 molL1的 AlCl3溶液中逐渐加入浓度为 4

25、 molL1的 NaOH溶液，若产生 0.78 g 白色沉淀，则加入的 NaOH溶液的体积可能为( ) A3 mL B7.5 mL C15 mL D17.5 mL 答案 B 解析 解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示： 当生成沉淀 0.01 mol时需 NaOH 0.03 mol 或 0.11 mol，显然 B 项符合题意。 解法二：已知 n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的 物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。 0.01 3 当碱的量不足时，则 V(NaOH) L0.007 5 L

26、7.5 mL；当碱过量时，则 V(NaOH) 4 0.03 40.01 L0.027 5 L27.5 mL。 4 2现有 AlCl3和 MgSO4混合溶液，向其中不断加入 NaOH 溶液，得到沉淀的量与加入 NaOH溶液 的体积如下图所示，原溶液中 Cl与 SO24 的物质的量之比为( ) A13 B23 C61 D31 答案 C 11 解析 OA 上升的直线表示 Al(OH)3和 Mg(OH)2一起沉淀，AB 下降的直线表示 Al(OH)3沉淀溶解，B 点表示 Al(OH)3完全溶解。AB 段完全溶解 Al(OH)3消耗 NaOH 0.1 L，则 Al3生成 Al(OH)3消耗 NaOH 0

27、.3 L，沉淀 Mg2消耗 NaOH 0.1 L，因而 n(AlCl3)n(MgSO4)21，所以，n(Cl)n(SO24 ) 61。 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 1求产物 Al(OH)3的量 1 (1)当 n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)3 n(OH)； 3 (2)当 3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)； (3)当 n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。 2求反应物碱的量 (1)若碱不足(Al3未完全沉淀)， n(OH)3nAl(OH)3； (2)若碱使生成的 Al(OH)3部分溶解， n(OH)4n(Al3)n

28、Al(OH)3。 四、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系 1从海水中提取镁的流程 (1)流程： (2)主要化学反应： 制石灰乳： 高温 CaCO3 = CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2； 沉淀 Mg2：Mg22Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2； 制备 MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O； 电解 电解 MgCl2：MgCl2(熔融) = MgCl2。 2工业炼铝的流程 铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要 成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是 Al2O3的 提

29、纯。由于 Al2O3是两性氧化物，而杂质 SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计 12 出两种提纯氧化铝的方案。 方案一：碱溶法 讨论回答下列问题： (1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。 答案 Al2O32OH=2AlO2H2O，SiO22OH=SiO23 H2O AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3，SiO23 2CO22H2O=H2SiO32HCO3 (2)步 骤 中 不 用 盐 酸 (或 H2SO4)酸 化 的 理 由 是 _。 答案 因为 AlO2与酸反应生成的 Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价 而且生成的副产物 Na

30、HCO3用途广泛，经济效益好 (3)步骤中得到较纯的 Al2O3，可能含有_杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因： _。 答案 SiO2 由于 SiO2的熔点很高，在加热到 1000左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度 方案二：酸溶法 讨论回答下列问题： (1)写出、中可能发生反应的离子方程式。 答案 Al2O36H=2Al33H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O Al34OH=AlO22H2O，Fe33OH=Fe(OH)3 (2)步 骤 中 不 用 氨 水 沉 淀 Fe3 的 原 因 ： _。 答案 Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将 Fe(OH)3和 Al(OH)3

31、分离 题组一 铝的提炼过程 1铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝： 下列说法中错误的是( ) 13 A中除加试剂外，还需要进行过滤操作 Ba、b 中铝元素的化合价相同 C中需要通入过量的氨气 D进行的操作是加热，而且 d 一定是氧化铝 答案 C 解析 反应后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应后的体系中含有氢氧化铁 沉淀，需要过滤除去，A 正确；a、b 中 Al 元素分别以 AlCl3和 NaAlO2形式存在，其中铝的化 合价都是3 价，B 正确；由 NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C 错误；由氢氧化 铝制备氧化铝，加热即可，D

32、正确。 2工业上用某种氧化铝矿石(含 Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 对上述流程中的判断正确的是( ) A试剂 X 可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 BCO2可以用 H2SO4溶液或稀盐酸代替 C反应 中的反应为 CO2AlO22H2O=Al(OH)3HCO3 D工业上还可采用 Fe 还原 Al2O3的方法制 Al，成本更低 答案 C 解析 A 项试剂 X 应为强碱溶液，使 Al2O3溶 解；B 项若用强酸代替 CO2，强酸过量时，Al(OH)3 会溶解，不能保证生成 Al(OH)3沉淀；D 项因 Al比 Fe 活泼，不能用 Fe置换 Al。 3(2013大纲理综，29)铝是一种

33、应用广泛的金属，工业上用 Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔 融电解制得。 铝土矿的主要成分是 Al2O3和 SiO2等。从铝土矿中提炼 Al2O3的流程如下： 以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下： 回答下列问题： 14 (1)写出反应 1 的化学方程式： _。 (2)滤液 中加入 CaO 生成的沉淀是_，反应 2 的离子方程式为 _。 (3)E 可作为建筑材料，化合物 C 是_，写出由 D 制备冰晶石的化学方程式 _。 (4)电解制铝的化学方程式是 _，以石墨 为电极，阳极产生的混合气体的成分是 _。 解析 本题主要考查硅、铝及其化合物的性质等，意在考查考生的分析推理

34、能力。(1)因 为铝土矿的主要成分为二氧化硅、氧化铝，前者与 NaOH反应生成硅酸钠，后者与 NaOH 反应生 成偏铝酸钠(NaAlO2)。(2)CaO 与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙电离出的 Ca2与 SiO23 反应 生成 CaSiO3；反应 2 为偏铝酸钠与 CO2反应生成氢氧化铝。(3)浓硫酸与萤石反应生成 HF和硫 酸钙，故 C 为浓硫酸，D 为 HF，E 为硫酸钙；结合制备冰晶石的反应物 HF、碳酸钠和氢氧化铝 及生成物 Na3AlF6，由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。(4)工业上通过电解 熔融的氧化铝可制得单质铝，并有氧气生成；阳极生成物氧气可与石墨反应，生成碳的

35、氧化物。 答案 (1)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaOHAl2O3=2NaAlO2H2O (2)CaSiO3 2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 (3)浓 H2SO4 12HF3Na2CO32Al(OH)3=2Na3AlF63CO29H2O 高温 (4)2Al2O3 = 4Al3O2 O2、CO2(CO) 通电，Na3AlF6 题组二 镁及其重要化合物转化关系的应用 1.2014全国课标卷 ，36(1)(3)(4)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水 的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提 取其他产品。 回

36、答下列问题： (1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是_(填序号)。 用混凝法获取淡水 提高部分产品的质量 优化提取产品的品种 改进钾、溴、镁等的提取工艺 (2)海水提镁的一段工艺流程如下图： 15 浓海水的主要成分如下： 离子 Na Mg2 Cl SO24 浓度/(gL1) 63.7 28.8 144.6 46.4 该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品 2 的化学式 为_，1 L 浓海水最多可得到产品 2 的质量为_g。 (3)采 用 石 墨 阳 极 、 不 锈 钢 阴 极 电 解 熔 融 的 氯 化 镁 ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _；

37、电 解 时 ， 若 有 少 量 水 存 在 会 造 成 产 品 镁 的 消 耗 ， 写 出 有 关 反 应 的 化 学 方 程 式 _。 解析 (1)利用混凝法只能除去海水中的悬浮物不能获取淡水，故设想和做法可行的是 。 (2)根据浓海水的成分及工艺流程可知，脱硫后的澄清液中主要含有 Na、Mg2、Cl ，则加 入石灰乳发生反应，Ca(OH)2Mg2=Ca2Mg(OH)2，经过沉降过滤，滤渣干燥得到产品 2， 即 Mg(OH)2，滤液主要含有 Na、Cl和大量的 Ca2，用于浓海水脱硫，则脱硫阶段的主要离 子反应为：Ca2SO24 =CaSO4，即产品1 为 CaSO4。由表中数据，可知1 L

38、 浓海水中含有28.8 28.8 gL1 1 L g Mg2，则最多可得到产品 2 的质量为：mMg(OH)2 58 gmol1 24 gmol1 69.6 g。 (3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为：MgCl2( 熔 电 解 高温 融) = MgCl2，熔融MgCl2中若有少量的水存在，则会发生Mg2H2O = Mg(OH)2H2， 从而造成产品镁的消耗。 答案 (1)234 (2)Ca2SO24 =CaSO4 Mg(OH)2 69.6 电解 (3)MgCl2 = MgCl2 高温 Mg2H2O = Mg(OH)2H2 2MgSO47H2O 是一种重要的化工

39、原料。某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石(主要成分是 MgCO3，并含有 MnCO3、SiO2杂质)制取 MgSO47H2O 的实验，流程如下。 16 (1)第步研磨的目的是_，所得滤液主要含_、 _等溶质。 (2)第 步 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _。 (3)第步浓缩结晶后，要经过_、洗涤、干燥等步骤才可得到 MgSO47H2O，洗涤沉淀 的 基 本 操 作 是 _。 (4)若制得MgSO47H2O 质量为82.00 g，测 得MnO2质量为1.74 g，且测得第步滤渣质量为4.70 g， 忽 略 各 物 质 在 溶 液 中 的 溶 解 损 失 ， 可 计 算 出 菱 镁 矿 石

40、中 MgCO3的 质 量 分 数 为 _。 答案 (1)使溶解充分并加快溶解速率 MgSO4 MnSO4 (2)Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H (3)过滤 将沉淀置于过滤器中，加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水流尽，重复 23 次 (4)80% 解析 (1)研磨可增大固体的表面积，使被溶物充分溶解并使溶解速率加快。菱镁矿石与稀硫 酸反应，MgCO3、MnCO3会转变为 MgSO4、MnSO4。(2)根据流程图，加入 NaClO 溶液，MnSO4转变 为 MnO2。根据得失电子守恒和元素守恒即可写出第步反应的离子方程式：Mn2ClO H2O=MnO2Cl2H。(3)第步浓缩结晶后要经过过滤、洗涤

41、、干燥才能得到 MgSO47H2O 晶体。洗涤沉淀时要注意加水不能过多，且不能用玻璃棒搅拌，还要重复 23 次。(4)根据题 中信息可求得 MgCO3、MnCO3的质量分别是 28.00 g、2.30 g，则菱镁矿石中 MgCO3的质量分数为 28.00 g 100%80%。 28.00 g2.30 g4.70 g 解答化工流程题的基本方法 1明确目的，提取有用信息 通过阅读题头，明确生产目的制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提 取出所给的相关信息反应的化学方程式、物质的稳定性和溶解性等。 2分析流程，弄清各步作用 对比分析流程图中的一种物质(原料)与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联 17 系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外 还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？ 3看清问题，准确规范作答 这一步很关键，答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分 清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。 18