12.（2020重庆四校联考）某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:
已知:
氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。
饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围是9.0~12.0,氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围是2.7~3.7。
（1）写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式:
。
（2）过程Ⅲ的名称是 ,产品乙的俗名是 。
（3）过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体,B是 （填化学式）,过程Ⅴ中所发生反应的离子方程式为 。
（4）残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是 （联合均衡表达式,用化学平衡理论解释）。
（5）取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤撤除沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀天生,末了沉淀消散。
电解时生成沉淀的化学方程式为 。
13.氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]是一种新型离子交换质料,其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。
现用如图所示装置进行实验确定其化学式（固定装置略去）。
（1）Mg2Al（OH）6Cl·xH2O受热分解的化学方程式为 。
（2）若只通过测定装置C、D的增重来确定x,则装置的连接顺序为 （按气流偏向,用接口字母表示）,其中C的作用是 。
装置毗连后,首先要进行的操作的名称是 。
（3）加热前先通N2排尽装置中的氛围,称取C、D的初始质量后,待A中反应完全后再持续通入N2的作用是 、 等。
（4）完全分解后测得C增重3.65g,D增重9.90g,则x= 。
若取消冷却玻璃管B后举行实行,测定的x值将 （填“偏高”或“偏低”）。
（5）上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al（OH）6Cl1-2y（CO3）y·zH2O],该生成物能发生雷同的热分解反响。
现以此物质为样品,用
（2）中连接的装置和试剂进行实验测定z,除测定D的增重外,至少还需测定 。
拓展深化
14.金属在现代社会中发挥着巨大的作用,铝的化合物在工农业生产及人们的日常生活中也具有遍及的作用。
（1）若将铝溶解,下列试剂中最好选用 （填选项字母）。
A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸
（2）以铝土矿（主要成分是Al2O3,杂质有SiO2、Fe2O3等）为原料,采用拜耳法生产Al2O3的流程如下图所示:
①Al2O3可用于电解制Al,电解时需加入冰晶石（Na3AlF6）作为助熔剂,用NaF和Al2（SO4）3反应制备冰晶石的化学方程式为 ;电解时用石墨作阳极,温度维持在950~970℃,阳极质料需定期调换,其原因为 。
②赤泥中铝硅酸钠的化学式可表示为3Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O,则滤液Ⅰ的主要成分是 ;铝土矿的品位常用铝硅比（A/S,即矿石中Al2O3与SiO2的质量比）来衡量。
某种铝土矿的A/S=10.2,则加入足量NaOH溶液后铝的理论溶出率为 。
③该生产历程中,需向沉淀池中加入过量的X,该反应的离子方程式为 。
（3）铍（Be）与铝元素相似,其氧化物及氢氧化物具有两性,请写出BeO与盐酸反应的离子方程式 ,Be（OH）2溶于NaOH溶液的化学方程式为Be（OH）2+2NaOHNa2BeO2+2H2O,往10.0mL1.00mol·L-1的Be（NO3）2溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加入量的变化图:
课时规范练7 镁、铝及其重要化合物
1.A 氧化铝和氧化镁的熔点都很高,所以能够作耐高温质料,光纤制品的根本质料是二氧化硅,故A正确;自然界中元素的含量高低依次是O、Si、Al、Fe等,所以铝、铁、铜相比较,自然界中含量最低的是Cu,最高的是Al而不是Fe,故B错误;MgO的熔点很高,电解熔融态MgO冶炼Mg会增大生产成本,工业上是电解熔融的氯化镁来冶炼镁,故C错误;用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁都会孕育发生二氧化碳,用氨制碳酸铵,制备原理为:
2NH3+CO2+H2O（NH4）2CO3,不孕育发生二氧化碳,故D错误。
2.B 因为A点物质为NH4Al（SO4）2,则0~T℃的过程变化是失去结晶水生成NH4Al（SO4）2,是化学变化,A错误;B点物质为硫酸铝,升温时又会剖析,则在C点天生氧化铝,所以C点物质是产业上冶炼铝的质料,B正确;A~B发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸,所以除生成的硫酸铝和氨气两种物质外,还有硫酸,故C错误;硫酸铝可以净水,其原理是铝离子水解天生氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体具有吸附性,可以吸附水中悬浮的杂质,故D错误。
3.A B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降,不能除去重金属离子;C项中Mg不能溶于NaOH溶液;D项中Mg的金属性比Al强,故Al与MgO不克不及产生铝热反应。
4.A 在镁、铝混合物中加入HNO3和浓硫酸都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与NaOH溶液反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以加入盐酸时放出H2的量最多。
5.D 氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于氢氧化钠溶液中,而氢氧化镁不能溶于氢氧化钠溶液。
发生反应的有关离子方程式为Mg2++2OH-Mg（OH）2↓、Al3++3OH-Al（OH）3↓、Al（OH）3+OH-Al+2H2O。
根据图像可知溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是10mL,所以生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液就应该是30mL,则生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液是20mL。
根据反应的离子方程式可知,铝离子和镁离子的物质的量之比是1∶1。
则原混合液中Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为1∶2,D项正确。
6.D 金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的本领强弱果断,而不是与碱反响,故A项错误;没有脱落评释氧化铝的熔点高,故B项错误;稀硝酸与铝反应时生成NO,NO与空气中的O2反应生成NO2,故C项错误;氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀,氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠,故D项正确。
7.答案:
（1）Mg2++Ca（OH）2
Mg（OH）2+Ca2+
（2）①Mg（OH）2
MgO+H2O
②Si+2MgO
2Mg↑+SiO2
（3）①在氯化氢氛围中蒸发、结晶
②6SOCl2+MgCl2·6H2O
MgCl2+6SO2↑+12HCl↑
解析:
（1）Mg2+与Ca（OH）2发生反应生成Mg（OH）2。
（2）①Mg（OH）2受热分解生成MgO和H2O。
②1200℃时、真空条件下,Si将MgO还原为镁蒸气,同时生成SiO2。
（3）①MgCl2的溶解度随温度变革较小,且Mg2+易水解,故可使MgCl2溶液在氯化氢氛围中蒸发、结晶得到MgCl2·6H2O。
②凭据题中信息可知,SOCl2与MgCl2·6H2O反应生成SO2、HCl和MgCl2。
8.B 镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀本领,但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与盐酸、硫酸等反响,Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A项错误;b点对应的沉淀为Al（OH）3和Mg（OH）2的混合物,溶液中溶质只有氯化钠,故b为固定值20,因而无法根据b值判断合金中Mg的含量,C项错误;根据图示,c值越大,溶解Al（OH）3消耗的NaOH越多,说明合金中Al的含量越高,B项正确;根据图示,当c=25时,整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反响,H+与OH-的反应,Mg2+、Al3+分别与OH-的反应,Al（OH）3与OH-的反应,有6个离子反应,D项错误。
9.D A项,氨水不能使Al3+转化为Al
不能使含铝化合物与Mg（OH）2分离,则不能用氨水代替NaOH溶液;B项,溶液a中不含Al3+;C项,溶液b也含有KCl。
10.A 把FeO和铝粉配成铝热剂,分成两等份,一份在高温下恰好完全反响天生铁与氧化铝,由电子转移守恒可知,2n（Fe）=3n（Al）,然后将生成物与足量的稀盐酸反响,铁与盐酸反应天生氯化亚铁与氢气,由电子转移守恒可知n（H2）=n（Fe）,所以n（H2）=n（Al）;另一份直接加入足量的NaOH溶液使之充实反响,铝与氢氧化钠反应天生偏铝酸钠与氢气,由电子转移守恒可知2n（H2）=3n（Al）,所以n（H2）=n（Al）。
故两种情况下生成气体的物质的量之比为1∶1,质量比等于物质的量之比也是1∶1。
11.C Mg、Al失去电子变为离子,离子再结合OH-生成沉淀,则镁铝合金与盐酸反应转移电子的物质的量等于其生成沉淀时结合的OH-的物质的量,沉淀量最大时得到Mg（OH）2和Al（OH）3的混合物,则m（OH-）=（a+1.7）g-ag=1.7g,n（OH-）=0.1mol,电子转移总数是0.1NA,A、B正确;沉淀量最大时,溶液中n（Na+）=n（Cl-）,此时HCl和氢氧化钠的物质的量相称,即2x=y,C错误;电子转移总数是0.1NA,若金属全部是镁,则镁的质量是1.2g,若金属全部是铝,则铝的质量是0.9g,因此D正确。
12.答案:
（1）Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑
（2）溶解、过滤 铁红
（3）CO2 CO2+3H2O+2Al
2Al（OH）3↓+C
（4）Mg（OH）2（s）
Mg2+（aq）+2OH-（aq）,氯化铵中N
能与OH-反应,c（OH-）降低,平衡右移
（5）2AlCl3+6H2O
2Al（OH）3↓+3H2↑+3Cl2↑
解析:
矿渣粉碎后与纯碱混淆熔融,Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。
产物乙是红棕色固体,应是Fe2O3。
根据已知信息MgO溶于水转化为Mg（OH）2,即残渣甲是Fe2O3和Mg（OH）2的混合物。
用饱和氯化铵溶液溶解Mg（OH）2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg（OH）2沉淀,灼烧得到MgO,产品甲是MgO。
溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,根据信息硅酸的酸性比Al（OH）3强,则优先生成Al（OH）3沉淀,灼烧得到氧化铝。
（1）根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。
（2）Mg（OH）2和Fe2O3均不溶于水,则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。
（3）B是CO2,加适量CO2的原因是避免生成H2SiO3混入Al（OH）3中。
（4）氢氧化镁存在溶解平衡:
Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+2OH-（aq）,氯化铵电离出的N能与OH-联合天生一水合氨,使c（OH-）降低,则均衡右移,从而使氢氧化镁溶解。
（5）取适量溶液丙,参加过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤撤除沉淀,溶液是氯化铝溶液,用惰性电极电解氯化铝溶液,阳极氯离子放电,阴极是氢离子放电,所以电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+6H2O2Al（OH）3↓+3H2↑+3Cl2↑。
13.答案:
（1）2[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]
4MgO+Al2O3+2HCl↑+（5+2x）H2O↑
（2）aedbc 吸收HCl气体 检查装置气密性
（3）将分解产生的气体全部排入装置C、D中使其完全被吸收 防止产生倒吸
（4）3 偏低 （5）样品的质量
解析:
（1）根据题意可写出化学方程式2[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]
4MgO+Al2O3+2HCl↑+（5+2x）H2O↑。
（2）根据
（1）中化学反应方程式可知,若要测定x的值,需要测定分解产生的HCl及H2O的量,应先通过浓硫酸吸取水蒸气,再通过NaOH溶液吸收HCl,且洗气时应长管进,短管出。
（4）根据C、D的增重可知,分解生成n（HCl）==0.1mol,n（H2O）==0.55mol,则由[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]可知,其物质的量等于HCl的物质的量,由氢元素守恒可知,0.1mol×（6+2x）=0.1mol+0.55mol×2,解得x=3。
若气体未经冷却会由于气流流速过高而使水蒸气在浓硫酸中的吸取不充实,导致x数值偏低。
（5）题中所给物质若产生剖析反响,除水滑石剖析的几种产品外,还含有CO2气体,则装置C增重为HCl与CO2的质量,通过装置C的增重无法判断HCl及样品的物质的量,由氯元素及碳元素守恒可知,,若已知样品的质量,列出含有两个未知数的两个方程式,可以求得z的值。
14.答案:
（1）B
（2）①12NaF+Al2（SO4）3
2Na3AlF6+3Na2SO4 阳极产生的O2与石墨反应
②NaAlO2（多写NaOH也可） 90%
③Al
+CO2+2H2O
Al（OH）3↓+HC
（3）BeO+2H+
Be2++H2O
解析:
（1）浓硫酸、硝酸与Al反响会天生有毒气体,因此从环保和安全角度思量应选用稀硫酸。
（2）①NaF和Al2（SO4）3反应生成Na3AlF6和Na2SO4。
电解时用石墨作阳极,温度维持在950~970℃,阳极产生的O2能与石墨反响,因此阳极质料必要定期调换。
②氧化铝可与氢氧化钠溶液反响天生偏铝酸钠,则溶出液中的溶质重要是偏铝酸钠。
由铝土矿的=10.2,可计算出n（Al2O3）∶n（SiO2）==6∶1=30∶5,由矿渣的化学式3Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O知,其中的n（Al2O3）∶n（SiO2）=3∶5,则相当于有30-3=27份的Al2O3被溶解,即铝的理论溶出率为90%。
③将偏铝酸钠沉淀,可以向沉淀池中通入过量的二氧化碳,反应的离子方程式为Al+CO2+2H2OAl（OH）3↓+HC。
（3）BeO与盐酸反响天生氯化铍和水,反应的离子方程式为BeO+2H+Be2++H2O;向Be（NO3）2溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液先后发生反应:
Be（NO3）2+2NaOHBe（OH）2↓+2NaNO3,Be（OH）2+2NaOHNa2BeO2+2H2O,征象是先孕育发生沉淀,然后沉淀消散,两次消耗的氢氧化钠的物质的量都为0.02mol（即20mLNaOH溶液）,产生的Be（OH）2沉淀为0.01mol,则沉淀量随NaOH溶液加入量的变化图为
。
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