金属镁铝的重要化合物三附答案.docx

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金属镁铝的重要化合物三附答案

镁铝的重要化合物（三）

一．填空题（共15小题）

1．（2014•浙江模拟）某物质M是一种镁基储氢材料．现取84gM在高温条件下加热分解，得到0.5mol固态化合物A（只含有二种短周期元素）和44.8L气体B（气体体积为标准状况下），该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．固态化合物A极易与水反应，又有气体B产生．

物质B有如下转化关系：

B

C

D

E，E是一种强酸．请回答下列问题：

（1）物质A的化学式为　_________　，属于　_________　晶体（填“分子”、“离子”、“原子”等）．

（2）写出M高温分解的化学方程式　　．

（3）将C和D的混合物溶解在接近零度的水中，即可得到一种弱酸F的水溶液．弱酸F比醋酸酸性稍强，很不稳定，通常在室温下易分解．要制得F溶液，可以往冷冻的其钠盐浓溶液中加入或通入某种物质，下列物质不适合使用的是　_________　（填序号）．

a．盐酸b．二氧化碳c．稀硫酸d．二氧化硫

（4）现发现一种活性很强的离子化合物G，其组成为NH5，电子式为　_________　，NH5与水反应能否产生H2　_________　（填“能”与“否”），理由是　　　．

（5）现有9.6g镁与极稀的E溶液充分反应无气体产生，加入足量的NaOH溶液并微热，生成B气体（标准状况下）　_________　L．

2．（2012•江苏）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛．

（1）真空碳热还原﹣氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：

Al2O3（s）+AlC13（g）+3C（s）=3AlCl（g）+3CO（g）△H=akJ•mol﹣1

3AlCl（g）=2Al（l）+AlC13（g）△H=bkJ•mol﹣1

①反应Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=　_________　kJ•mol﹣1（用含a、b的代数式表示）．

②Al4C3是反应过程中的中间产物．Al4C3与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式为　　　．

（2）镁铝合金（Mg17Al12）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得．该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al122+17H2=17MgH2+12Al．得到的混合物Y（17MgH2+12Al）在一定条件下可释放出氢气．

①熔炼制备镁铝合金（Mg17Al12）时通入氩气的目的是　_________　．

②在6.0mol•L﹣1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2．1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为　_________　．

③在0.5mol•L﹣1NaOH和1.0mol•L﹣1MgCl2溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X﹣射线衍射谱图如图1所示（X﹣射线衍射可用于判断某晶态物

质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）．在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是　_________　

　_________　（填化学式）．

（3）铝电池性能优越，Al﹣AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图2所示．该电池反应的化学方程式为　　　．

3．（2011•淮安二模）烧结法制氧化铝生产过程如下：

已知：

①铝土矿主要成分为：

Al2O3、SiO2、Fe2O3和TiO2．②高温烧结时，Al2O3、Fe2O3、TiO2都能发生反应分别生成NaAlO2、Na2Fe2O4和难溶于水的CaTiO3．

请回答下列问题：

（1）Na2Fe2O4遇水便发生水解反应生成Fe（OH）3，写出Na2Fe2O4水解化学反应方程式　　．

（2）浸出时再加入CaO的目的是　_________　．

（3）浸出液中发生的生成Al（OH）3的离子反应方程式　　　．

（4）滤液的主要成分是　_________　（写化学式）；滤液循环使用的优点　　　．（任答一点）

4．（2012•南昌三模）聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2（OH）nCl6﹣n•xH2O]m，它是一种高效无机水处理剂，它的制备原理是调节增大AlCl3溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出．其制备原料主要是铝加工行业的废渣﹣﹣铝灰，它主要含Al2O3、Al，还有SiO2等杂质．聚合氯化铝生产的工艺流程如下：

（1）搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式　　　；　_________　．

（2）生产过程中操作B和D的名称均为　_________　（B和D为简单操作）．

（3）生产过程中可循环使用的物质是　_________　（用化学式表示）．

（4）调节pH至4.0～4.5的目的是　_________　．

（5）实验室要测定水处理剂产品中n和x的值．为使测定结果更准确，需得到的晶体较纯净．生产过程中C物质可选用　_________　．

A．NaOHB．AlC．氨水D．Al2O3．

5．（2010•海淀区二模）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含RO2、Fe2O3等杂质）中提取Al2O3的一种工艺流程如下：

（1）元素R位于周期表中的第三周期，其最高正化合价和负化合价的绝对值相等．RO2的用途有（写出1条即可）　_________　．

（2）铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为

①　_________　．

②　_________　．

（3）工业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝．已知电极材料为惰性材料，阳极反应式为　_________　．

（4）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移3mole﹣，有1.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式　　．

6．按照下表左边的实验操作，可以观察到表中右边的实验现象．请从“实验现象”栏中选择正确选项的字母代号填入对应的空格中．

实验操作

答案

实验现象

（1）将NaOH溶液滴入到AlCl3溶液中

　_________　

A．溶液褪色

B．先有沉淀后消失

C．出现砖红色沉淀

D．出现黄色火焰

（2）将C2H4通入酸性KMnO4溶液中

　_________　

（3）将NaCl在灯焰上灼烧

　_________　

（4）将葡萄糖溶液滴入到新制的Cu（OH）2中，加热

　_________　

7．下列图象中，纵坐标为沉淀物的量，横坐标为某溶液中加入反应物的物质的量，试按题意将相应的字母序号填入表中：

溶液

加入物质

答案序号

氯化铝溶液

加入过量氨水

　_________　

饱和石灰水

通入过量CO2气体

　_________　

含少量HCl的氯化铝溶液

加入过量的氨水

　_________　

含少量氯化氢的氯化铝溶液

逐滴加入NaOH溶液

　_________　

MgCl2、AlCl3的混合液

逐滴加入NaOH溶液至过量

　_________　

8．某课外小组研究铝土矿中Al2O3的含量．查阅资料得知，铝土矿的主要成分是Al2O3，杂质是Fe2O3、SiO2．从铝土矿中提取Al2O3的过程如下：

（1）第①步涉及的分离实验方法是　_________　（填操作名称）．加入足量烧碱溶液后，发生的离子方程式是：

　_________　．

（2）第①步所得固体B的成分是　_________　（填化学式）．

（3）第③步操作要得到氢氧化铝沉淀，应加入足量　_________　（填试剂名称）．

（4）将实验过程中所得固体精确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，则该铝土矿中Al2O3的质量分数是　_________　．（保留一位小数）

9．在50mLbmol•L﹣1的AlCl3溶液中加入50mLamol•L﹣1NaOH溶液．

（1）当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为　_________　mol．

（2）当a、b满足　_________　条件时，无沉淀产生．

（3）当a、b满足　_________　条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al（OH）3的质量为　_________　克．

10．下列四个图中，横坐标表示加入物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量．根据提供图形回答：

（1）往AlCl3溶液加入过量的氨水，对应的图为　_________　（填字母，下同），写出反应的离子方程式：

　_________　

（2）往MgCl2、AlCl3的混和液加入NaOH溶液至过量，对应的图为　_________　，整个过程涉及的化学反应方程式为：

　_________　，　_________　，　_________　．

（3）　_________　图可以表示含少量NaOH的NaAlO2溶液通过量的CO2，　_________　图可以表示NaAlO2加入过量的盐酸．

11．镁铝尖晶石（MgAl2O4）常做耐火材料．共沉淀制备尖晶石的方法是：

用AlCl3和MgCl2的混合溶液（用a表示）与过量的氨水（用b表示）反应，再将得到的沉淀高温焙烧．

完成下列填空：

为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应该把　_________　（填“a”或“b”）滴入另一溶液中．

（1）将上述制备反应中部分元素的简单离子：

Al3+、Cl﹣、Mg2+、H+、O2﹣按半径由大到小的顺序排列　_________　（用离子符号表示）．

（2）AlCl3与氨水反应的反应物和生成物中，属于离子化合物的电子式是　_________　，属于难溶物的电离方程式　　　．

（3）不能说明氧元素的非金属性比氮元素强的事实是　_________　．

a．H2O比NH3稳定b．共用电子对偏向：

H﹣O＞H﹣N

c．沸点：

H2O＞NH3d．NO中氮是+2价，氧是﹣2价．

12．如图所示，下列图象中，纵坐标为沉淀物的量，横坐标为某溶液中加入反应物的物质的量，试按题意将相应图示的字母填入下列空格．

（1）表示饱和AlCl3溶液中滴加氨水至过量的是　_________　．

（2）表示饱和AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量的是　_________　．

（3）表示饱和石灰水中通入CO2至过量的是　_________　．

（4）表示向MgCl2和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液至过量的是　_________　．

13．准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），放入100mL浓度的H2SO4溶液中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀与加入NaOH溶液的体积的关系如右图所示，求：

（1）原溶液中c（H2SO4）=　_________　mol/L

（2）若a=2.3mL，计算各组分的质量：

m（Al2O3）=　_________　g；m（Fe2O3）=　_________　g；

（3）计算a值的取值范围：

　_________　＜a＜　_________　．

14．混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：

据此判断：

（1）固体B所含物质的化学式为　_________　．

（2）固体E所含物质的化学式为　_________　．

（3）反应①的离子方程式为　　　．

15．Ⅰ把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物，溶于足量水中，有0.58g白色沉淀析出，向所得浊液中，逐滴加入1mol/L盐酸，加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示．

（1）混合物中NaOH的质量是　_________　

（2）P点所表示盐酸的体积为　_________　．

Ⅱ某待测液可能含有Ag+、Fe3+、K+、Ba2+、NH4+、SO42﹣、NO3﹣等离子，

进行如下实验：

①加入过量的稀盐酸，有白色沉淀生成．

②过滤，在滤液中加入过量的稀硫酸，又有白色沉淀生成．

③过滤，取少量滤液，滴入2滴KSCN溶液，没有明显的现象出现．

④另取少量步骤③中的滤液，加入NaOH溶液至使溶液呈碱性，加热，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体．

根据实验现象回答：

待测液中一定含有　_________　离子，一定不含有　_________　离子．

二．解答题（共15小题）

16．（2014•泰安二模）资源开发、材料制备及工农业生产等都离不开化学．请回答下列问题：

（1）工业制肥皂时，在皂化反应结束后需要在混合物中加入饱和食盐水．加入饱和食盐水的目的是　_________　．

（2）Al2O3的熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中通常采取的措施是　_________　．

（3）工业上合成氨所需的氮气来源于　_________　，氢气来源于　_________　，写出工业上在催化剂作用下制取氢气的其中一个化学方程式　_________　．

（4）工业制硫酸时，SO3的生成是在　_________　（填设备名称）中进行的，工业上常采用浓硫酸吸收SO3，而不直接用水吸收的原因是　_________　．在吸收塔中，为提高SO3的吸收率所采取的措施为　_________　．

17．（2014•广州一模）某地煤矸石经预处理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为　_________　、　_________　．

（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有　_________　、　_________　．（写出两个）

（3）物质X的化学式为　_________　．“碱溶”时反应的离子方程式为　　．

（4）已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4．为了获得产品Al（OH）3，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续操作过程是　　．

（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl3•6H2O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：

　　．

18．（2014•山东一模）工业上通常以铝土矿（主要成分为Al2O3，含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备无水氯化铝：

2Al2O3+6Cl2

4AlCl3+3O2↑．回答以下问题：

（1）画出Al的原子结构示意图　_________　；Cl元素在元素周期表第　_________　周期　_________　族．

（2）为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原因是　　　．

（3）加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2

AlCl3+X↑，设计实验确定气体X的成分：

　_________　．

（4）在提纯AlCl3粗产品时，需加入少量铝粉，可使熔点较低的FeCl3转化为熔点较高的FeCl2，从而避免在AlCl3中混入铁的氯化物．该反应的化学方程式为　　　．

（5）以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝：

①写出滤液甲中溶质的化学式　_________　．

②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al（OH）3的离子方程式　　　．

19．（2014•南通二模）某铝土矿中主要含有Al2O3、Al（OH）3、AlO（OH），还含有Fe2O3等杂质．利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示：

（1）粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是　　　．

（2）AlO（OH）与NaOH反应的化学方程式为　　　．

（3）在稀释、结晶过程中：

稀释的目的是　_________　；加Al（OH）3晶核的目的是促进Al（OH）3的析出．上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的　_________　气体的方法来代替．

（4）浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：

　　　．

（5）该生产流程能实现　_________　（填化学式）的循环利用．

20．（2012•漳州一模）2012年1月，广西河池龙江河段检测出重金属镉离子（Cd2+）含量超标，当地政府积极展开治污工作．聚合氯化铝可以将离子状态的镉固化，这是当前可采取治理镉污染的最有效方法．

已知：

①煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物，煤矸石主要含Al2O3、SiO2及铁的氧化物．

②聚合氯化铝（[Al2（OH）nCl6﹣n]m（1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．

以煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，制得聚合氯化铝的工艺流程如图1：

回答下列相关问题：

（1）向反应器中加入混合液（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是　_________　．

（2）流程中残渣1可用于工业上制取粗硅，写出该反应的化学方程式　　．

（3）流程中残渣2的主要成分是　_________　，确认该成分中阳离子的方法是　　　．

（4）聚合氯化铝除镉的原理是生成了氢氧化铝胶体吸附镉离子，确定已生成氢氧化铝胶体的方法可利用胶体性质中的　　　．

（5）常温下以溶液pH为横坐标，Cd2+的除去率为纵坐标，实验结果如图所示，由图2可知，Cd2+的除去率最高时，溶液的c（OH﹣）=　_________　．

21．（2013•信阳二模）明矾石的主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，还含有少量Fe2O3杂质．利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：

（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2（SO4）3+3S

2Al2O3+9SO2，该反应的氧化剂是　_________　，若生成1molAl2O3，则转移的电子数为　_________　．

（2）将标况下1.12L炉气通入100mL0.5mol/LNaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为　_________　．

（3）熟料溶解时反应的离子方程式为　　．

（4）检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂是　_________　．

（5）母液中溶质主要成分的化学式为　_________　．Al（OH）3是两性氢氧化物，写出Al（OH）3显两性的电离的离子方程式　　　．

22．（2013•徐州模拟）氯酸镁[Mg（ClO3）2]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg（ClO3）2•6H2O的流程如下：

已知：

①卤块主要成分为MgCl2•6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质．

②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示．

（1）过滤所需要的主要玻璃仪器有　_________　，加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为　_________　．

（2）加入BaCl2的目的是除去SO42﹣，如何检验SO42﹣已沉淀完全？

答：

　_________　．

（3）加入NaClO3饱和溶液发生反应为：

MgCl2+2NaClO3═Mg（ClO3）2+2NaCl↓再进一步制取Mg（ClO3）2•6H2O的实验步骤依次

为：

①　_________　；②　_________　；③　_________　；④过滤、洗涤．

（4）产品中Mg（ClO3）2•6H2O含量的测定：

步骤1：

准确称量3.50g产品配成100mL溶液．

步骤2：

取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL1.000mol•L﹣1的FeSO4溶液，微热．

步骤3：

冷却至室温，用0.100mol•L﹣1K2Cr2O7溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：

Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O．

步骤4：

将步骤2、3重复两次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00mL．

①写出步骤2中发生反应的离子方程式：

②产品中Mg（ClO3）2•6H2O的质量分数为　_________　．

23．（2013•洛阳二模）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及化合物在生产生活中的应用日趋广泛．

（1）在19世纪时，铝是一种珍贵的金属．人们最初得到的铝粒如同珍宝，它的价格同黄金相当．1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了金属铝．用钾与无水氯化铝反应制铝而不用氯化铝溶液的理由是　　　．

（2）冶炼金属铝，第一步先出氧化铝制备无水氯化铝．已知：

2Al（s）+3Cl2（g）═2AlCl3（s）△H=﹣1390.8kJ/mol

4Al（s）+3O2（g）═2Al2O3（s）△H=﹣3339.6kJ/mol

2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=﹣221.0kJ/mol

AlCl3（s）═AlCl3（g）△H=+akJ/mol（a＞0）

则Al2O3（s）+3Cl2（g）+3C（s）═2AlCl3（g）+3CO（g）的△H=　_________　kJ/mol

（3）LiAlH4既是金属储氢材料又是有机合成中的常用试剂，遇水能得到无色溶液并剧烈分解释放出H2，写出该反应的化学方程式　　　；LiAlH4与乙醛作用生成乙醇，在该反应中LiAlH4作　_________　剂．（填“氧化”或“还原”）

（4）铝电池性能优越，铝﹣﹣空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示．该电池的总反应化学方程式为　　　；电池中NaCl的作用是　_________　．以该电池为电源，用惰性电极电解100g8%的Na2SO4溶液，当电解到溶质的质量分数为12.5%时停止电解，则电解过程中，生成的气体在标准状况下的体积共为　_________　L．

24．（2012•南京二模）以电石渣[主要成分是Ca（OH）2，含SiO2、Al2O3以及其它少量杂质]为原料生产氯酸钾联产碳酸钙的流程如下：

回答下列问题：

（1）电石渣溶于水形成电石渣浆时发生的主要反应的化学方程式为：

　　、　　．

（2）氯化过程的温度控制在75～80℃，该过程主要反应的化学方程式为：

　　．

（3）该流程中加入活性炭的作用是　_________　．

（4）该流程中碳化反应的离子方程式为　　　．

（5）副产品A的化学式为　_________　．

25．（2012•黄浦区一模）把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的悬浊液中逐滴加入1mol•L﹣1HCl溶液，加入HCl溶液的体积V与生成沉淀的质量m的关系如图所示．

（1）A点沉淀物的化学式为　_________　；B点沉淀物的化学式为　_________　．

（2）原混合物中的MgCl2的物质的量为　_________　，AlCl3的物质的量为　_________　，NaOH的物质的量为　_________　．

（3）HCl溶液在C点的加入量是　_________　．

26．（2012•昆明模拟）[化学﹣﹣选修2：

化学与技术]

工业上通常采用碱法从铝土矿制取Al2O3，如图为碱法制取Al2O3的工艺流程．已知铝土矿中含有的杂质主要是氧化铁、含硅化合物．

回答下列问题：

（1）操作I的名称是　_________　；得到的H2SiO3沉淀经过处理可得到硅胶，写出硅胶的一种用途　_________　．

（2）工业上将Al2O3投入熔融的冰晶石，