高考化学二轮专题大题练习专题09《镁、铝及其化合物》(含详解)

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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】Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O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：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ；Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；  Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；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：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；  Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ； Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ；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。

① 写出上述除杂过程中涉及的离子方程式___________、____________。

② AlCl3产品的纯度为________。

【答案】A12O3+3C12+3C A1C13+3COSO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+；除去FeCl3；Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓Al3++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Al2O3

NaAlO2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)=2×n/102mol=n/51mol，铝元素质量为n/51×27g=27n/51 g；所以样品中Al的质量分数(27n/51)/m×100%=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)2·12H2O]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Ⅱ中加过量的烧碱涉及到的反应离子方程式______________、_____________；Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_________________。

（3）由Ⅲ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)3↓AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(OH)3↓过滤蒸发浓缩碱发酵粉2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)2=2BaSO4↓+NH3·H2O+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：Fe3＋＋3OH-＝Fe(OH)3↓；Al3＋＋4OH-＝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：AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(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。