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考点11 镁、铝元素单质及其重要化合物
一、选择题
1.(2015·安徽高考·12) 某同学将光亮的镁条放入盛有NH 4Cl 溶液的试管中, 有大量气泡产生。为探究该反应原理, 该同学做了以下实验并观察到相关现象, 由此得出的结论不合理的是 ( )
(1)氨气一般用湿润的红色石蕊试纸检验; (2)氢气燃烧火焰呈淡蓝色。
【解析】选D 。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是氨气,A 项正确; 该反应体系中生成的气体可能是氢气或氨气, 而氢气燃烧火焰呈淡蓝色,B 项正确; 溶液呈碱性时, 仍然生成气体, 表明弱碱溶液中Mg 可被氧化,C 项正确;D 项的结论应该是弱碱溶液中H +氧化Mg, 溶液中存在HC 应生成H 2和Mg 2+,Mg 2+与OH -、C 均正向移动, 故错误。
2.(2015·福建高考·6) 下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是 ( ) A. 橡皮擦——橡胶工业
H ++C和H 2O H ++OH-,Mg 与H +反
反应分别生成沉淀Mg(OH)2、MgCO 3, 两电离平衡
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B. 铝合金片——冶金工业 C. 铅笔芯——电镀工业 D. 铅笔漆——涂料工业
【解析】选C 。A. 橡皮擦的原料是橡胶, 涉及橡胶工业的生产, 正确。B. 铝合金片涉及金属的冶炼过程, 与冶金工业有关, 正确。C. 铝笔芯的原料是石墨, 与电镀工业无关, 错误。D. 铅笔外边刷的油漆, 与有机合成的材料及涂料工业有关, 正确。 【误区提醒】铅笔芯的主要成分不是铅, 而是石墨, 与电镀工业无关。 3.(2015·山东高考·10) 某化合物由两种单质直接反应生成, 将其加入Ba(HCO3) 2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是 ( ) A.AlCl 3 B.Na 2O C.FeCl 2 D.SiO 2
【解析】选A 。AlCl 3可由Al 与Cl 2反应制得,AlCl 3与Ba(HCO3) 2反应生成CO 2和Al(OH)3沉淀,A 正确;Na 2O 与Ba(HCO3) 2反应没有气体生成,B 错误;FeCl 2不能由两种单质直接反应生成,C 错误;SiO 2不与Ba(HCO3) 2反应,D 错误。 4.(2015·重庆高考·2) 下列说法正确的是 ( ) A.I 的原子半径大于Br,HI 比HBr 的热稳定性强 B.P 的非金属性强于Si,H 3PO 4比H 2SiO 3的酸性强 C.Al 2O 3和MgO 均可与NaOH 溶液反应
D.SO 2和SO 3混合气体通入Ba(NO3) 2溶液可得到BaSO 3和BaSO 4 【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强; 同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱; (2)亚硫酸根容易被硝酸氧化。
【解析】选B 。A 项, 非金属性Br>I,则HBr 比HI 的热稳定性强, 错误;B 项, 非金属性P>Si,则H 3PO 4比H 2SiO 3的酸性强, 正确;C 项,Al 2O 3属于两性氧化物, 能与氢氧化钠溶液反应,MgO 属于碱性氧化物, 与NaOH 溶液不反应, 错误;D 项,SO 2在酸性环境中能被Ba(NO3) 2氧化, 则SO 2和SO 3混合气体通入Ba(NO3) 2溶液只得到BaSO 4白
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色沉淀, 错误。
5.(2015·江苏高考) 在给定条件下, 下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是 ( ) A. 粗硅B.Mg(OH)2C.Fe 2O 3
SiCl 4
Si
Mg 无水FeCl 3
Ag
Si+4HCl,A项正确; 工业上制备Mg
MgCl 2(aq)FeCl 3(aq)
D.AgNO 3(aq)[Ag(NH3) 2]OH(aq)
【解析】选A 。Si+2Cl2SiCl 4↑,SiCl 4+2H2
是电解熔融状态下的氯化镁,B 项错误; 直接加热蒸发FeCl 3溶液最终得不到无水氯化铁, 需要在干燥的氯化氢气流中蒸发,C 项错误; 蔗糖是非还原性糖, 与银氨溶液不反应,D 项错误。 二、非选择题
6.(2015·福建高考·24) 无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体, 其反应的离子方程式为 。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al 2O 3, 含有Fe 2O 3、SiO 2等杂质) 制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下
:
已知:
①步作用是 (只要求写出一种) 。
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②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气, 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。 ③已知: Al 2O 3(s)+3C(s)2AlCl 3(g)
2Al(s)+3CO(g) ΔH 1=+1 344.1 kJ·mol -1
2Al(s)+3Cl2(g) ΔH 2=+1 169.2 kJ·mol -1
由Al 2O 3、C 和Cl 2反应生成AlCl 3的热化学方程式为 。 ④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH 冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种, 其化学式分别为
⑤结合流程及相关数据分析, 步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。 【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)元素化合物知识的掌握与应用; (2)化学工艺流程的识别与过程分析。
【解析】(1)AlCl3是强酸弱碱盐, 在溶液中Al 3+发生水解生成Al(OH)3胶体, 其反应的离子方程式为Al 3++3H2O
Al(OH)3+3H+。
(2)①步骤Ⅰ中焙烧时, 固体水分挥发, 气孔数目增多, 可以防止后续步骤生成的AlCl 3水解或是由于增大反应物接触面积, 使反应速率加快。 ②铝土矿粉和焦炭焙烧时, 焦炭能还原Fe 2O 3, 得到单质铁。
③根据盖斯定律, 由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式, 可得Al 2O 3(s)+3C(s)+3Cl2(g)
2AlCl 3(g)+3CO(g) ΔH=+1 344.1 kJ·mol -1-1 169.2
kJ ·mol 1=+174.9 kJ·mol -1。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH 冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种,Cl 2与浓NaOH 溶液发生反应产生NaCl 、NaClO 3和水, 随着反应的进行, 溶液变稀。这时Cl 2与稀的NaOH 溶液发生反应, 生成NaCl 、NaClO 和水。因此得到的三种盐的化学式分别为NaCl 、NaClO 、NaClO 3。
⑤由于Al 的活动性比Fe 强, 在步骤Ⅴ中加入铝粉, 就可以将铁置换出来, 达到除去FeCl 3、提高AlCl 3纯度的目的。
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答案:(1)Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl 3水解(或增大反应物的接触面积, 加快反应速率) ②Fe(或铁)
③Al 2O 3(s)+3C(s)+3Cl2(g)④NaCl 、NaClO 、NaClO 3 ⑤除去FeCl 3, 提高AlCl 3纯度 7.(2015·浙江高考·27) Ⅰ. 请回答: (1)H2O 2的电子式 。
(2)镁燃烧不能用CO 2灭火, 用化学方程式表示其理由 。 (3)在AgCl 沉淀中加入KBr 溶液, 白色沉淀转化为淡黄色沉淀, 写出反应的离子方程式 。 (4)完成以下氧化还原反应的离子方程式: ( )Mn +( )C 2
+
( )Mn 2++( )CO 2↑+
2AlCl 3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol -1
Ⅱ. 化合物甲和NaAlH 4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H 2反应生成甲。甲与水反应可产生H 2, 甲与AlCl 3反应可得到NaAlH 4。将4.80 g 甲加热至完全分解, 得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况) 的H 2。 请推测并回答:
(1)甲的化学式 。
(2)甲与AlCl 3反应得到NaAlH 4的化学方程式 。 (3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式 。 (4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe 2O 3), 脱锈过程发生反应的化学方程式 。 (5)某同学认为:用惰性气体赶尽反应体系中的空气, 将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥, 再与金属钠反应, 得到的固体物质即为纯净的甲; 取该固体物质与水反应, 若能产生H 2, 即可证明得到的甲一定是纯净的。
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判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由。
【解析】Ⅰ.(1)过氧化氢为共价化合物, 两个氧原子之间共用一对电子, 其电子式为
。
2MgO+C。
(2)镁燃烧不能用CO 2灭火, 因为会发生如下反应:2Mg+CO2
(3)向AgCl 沉淀中加入KBr 溶液, 因为K sp (AgCl)>Ksp (AgBr),AgCl沉淀转化为AgBr 沉淀,AgCl+Br-AgBr+Cl-, 沉淀由白色变成淡黄色。
(4)根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒可配平该离子方程式:2Mn
+5C2
+16H+
2Mn 2++10CO2↑+8H2O 。
Ⅱ.(1)一定条件下金属钠和H 2反应生成甲, 将4.80 g 甲加热至完全分解, 得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况) 的H 2。n(H2
)=g,m(Na)=4.80 g-0.2 g=4.6 g,则n(Na)=
=0.1 mol,m(H2)=0.2
=0.2 mol,根据化合价关系, 可推
2NaH 。
出甲的化学式为NaH, 制备它的反应方程式为2Na+H2
(2)根据条件NaH 与AlCl 3反应得到NaAlH 4,NaH 与NaAlH 4中H 都为-1价, 反应中无化合价变化, 为非氧化还原反应, 则化学方程式为4NaH+AlCl3
NaAlH 4+3NaCl。
(3)NaAlH4与水发生氧化还原反应,NaAlH 4中H 化合价为-1价,H 2O 中H 化合价为+1价, 根据氧化还原反应化合价归中的规律, 判断产物为H 2, 可推出化学方程式为NaAlH 4+2H2O
NaAlO 2+4H2↑。
(4)NaH除铁锈, 是把Fe 2O 3变为Fe,NaH 作为还原剂,-1价的H 化合价升高, 生成NaOH, 化学方程式为3NaH+Fe2O 3
2Fe+3NaOH。
(5)制备过程不合理, 盐酸易挥发,H 2中混有HCl, 导致产物中有NaCl 。铁与盐酸反应生成H 2, 经浓硫酸干燥, 再与金属钠反应, 产生NaH, 但H 2的量不足会有钠单质残留, 固体不纯; 同时,2Na+2H2O
2NaOH+H2↑, 也会有氢气放出, 无法证明固体甲
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纯净。 答案:Ⅰ.(1) (2)2Mg+CO2(3)AgCl+Br-(4)2Mn+5C2Ⅱ.(1)NaH (2)4NaH+AlCl3(3)NaAlH4+2H2O (4)3NaH+Fe2O 3
NaAlH 4+3NaCl NaAlO 2+4H2↑ 2Fe+3NaOH 2MgO+C AgBr+Cl- +16H+
2Mn 2++10CO2↑+8H2O
(5)制备过程不合理, 因为盐酸易挥发,H 2中混有HCl, 导致产物中有NaCl 。验纯方法不合理, 如果有Na 剩余,Na 与水反应也会生成H 2; 没有考虑混入的NaCl 【误区提醒】没有考虑反应的整体性, 未认识到制备的H 2中混有HCl,H 2的量不足会有钠单质残留, 固体不纯, 钠与水反应也会生成氢气。最后一问出现错误。 8.(2015·广东高考·32) 七铝十二钙(12CaO·7Al 2O 3) 是新型的超导材料和发光材料, 用白云石(主要含CaCO 3和MgCO 3) 和废Al 片制备七铝十二钙的工艺如下
:
(1)煅粉主要含MgO 和 , 用适量NH 4NO 3溶液浸取煅粉后, 镁化合物几乎不溶, 若滤液Ⅰ中c(Mg2+) 小于5×10-6mol ·L -1, 则溶液pH 大于 [Mg(OH)2的K sp =5×10-12];该工艺中不能用(NH4) 2SO 4代替NH 4NO 3, 原因是 。 (2)滤液Ⅰ中的阴离子有 (忽略杂质成分的影响); 若滤液Ⅰ中仅通入CO 2, 会生成 , 从而导致CaCO 3产率降低。
(3)用NaOH 溶液可除去废Al 片表面的氧化膜, 反应的离子方程式为 。
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(4)电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al 片和石墨, 电解总反应方程式为 。
(5)一种可超快充电的新型铝电池, 充放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化, 其他离子不参与电极反应, 放电时负极Al 的电极反应式为 。 【解题指南】解答本题注意以下3点:
(1)读懂化工流程并明确每个过程发生的具体反应。 (2)掌握常见元素化合物的知识。
(3)掌握沉淀溶解平衡及溶液pH 计算的有关问题。
【解析】(1)由于白云石的主要成分是CaCO 3和MgCO 3, 所以煅烧之后会发生分解生成MgO 和CaO 。根据K sp [Mg(OH)2]=c(Mg2+) ·c 2(OH-) 可知,c(OH-)=10-3mol ·L -1, 此时溶液中c(H+)=10-11mol ·L -1, 对应溶液的pH 为11。若加入硫酸根, 硫酸根可与钙离子反应生成硫酸钙沉淀。
(2)由于前面加入了硝酸铵, 所以滤液Ⅰ中含有的阴离子主要是N 和OH -, 滤液Ⅰ中仅通入CO 2, 由于溶液的碱性不强, 所以会生成NH 4HCO 3。
(3)用NaOH 溶液可除去废Al 片表面的氧化膜, 反应的离子方程式为2OH -+Al2O 3
2Al +H2O 。
(4)电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al 片和石墨, 若生成Al(OH)3则铝作阳极, 所以电解的总反应方程式为2Al+6H2O
2Al(OH)3+3H2↑。
(5)放电时负极Al 应失去电子, 根据放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化可知, 电极反应式为Al-3e -+7AlC
4Al 2C 。
答案:(1)CaO 11 加入(NH4) 2SO 4会生成CaSO 4微溶物, 再过滤会被除去, 造成CaCO 3减少
(2)N和OH - NH 4HCO 3 (3)2OH-+Al2O 3(4)2Al+6H2O
2Al +H2O 2Al(OH)3+3H2↑
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(5)Al-3e-+7AlC4Al 2C
【误区提醒】本题最后一个空容易出错, 主要是忽略了题干中的叙述“充放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化, 其他离子不参与电极反应”这句话, 从而将电极反应式直接写成Al-3e -Al 3+。
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考点11 镁、铝元素单质及其重要化合物
一、选择题
1.(2015·安徽高考·12) 某同学将光亮的镁条放入盛有NH 4Cl 溶液的试管中, 有大量气泡产生。为探究该反应原理, 该同学做了以下实验并观察到相关现象, 由此得出的结论不合理的是 ( )
(1)氨气一般用湿润的红色石蕊试纸检验; (2)氢气燃烧火焰呈淡蓝色。
【解析】选D 。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是氨气,A 项正确; 该反应体系中生成的气体可能是氢气或氨气, 而氢气燃烧火焰呈淡蓝色,B 项正确; 溶液呈碱性时, 仍然生成气体, 表明弱碱溶液中Mg 可被氧化,C 项正确;D 项的结论应该是弱碱溶液中H +氧化Mg, 溶液中存在HC 应生成H 2和Mg 2+,Mg 2+与OH -、C 均正向移动, 故错误。
2.(2015·福建高考·6) 下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是 ( ) A. 橡皮擦——橡胶工业
H ++C和H 2O H ++OH-,Mg 与H +反
反应分别生成沉淀Mg(OH)2、MgCO 3, 两电离平衡
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B. 铝合金片——冶金工业 C. 铅笔芯——电镀工业 D. 铅笔漆——涂料工业
【解析】选C 。A. 橡皮擦的原料是橡胶, 涉及橡胶工业的生产, 正确。B. 铝合金片涉及金属的冶炼过程, 与冶金工业有关, 正确。C. 铝笔芯的原料是石墨, 与电镀工业无关, 错误。D. 铅笔外边刷的油漆, 与有机合成的材料及涂料工业有关, 正确。 【误区提醒】铅笔芯的主要成分不是铅, 而是石墨, 与电镀工业无关。 3.(2015·山东高考·10) 某化合物由两种单质直接反应生成, 将其加入Ba(HCO3) 2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是 ( ) A.AlCl 3 B.Na 2O C.FeCl 2 D.SiO 2
【解析】选A 。AlCl 3可由Al 与Cl 2反应制得,AlCl 3与Ba(HCO3) 2反应生成CO 2和Al(OH)3沉淀,A 正确;Na 2O 与Ba(HCO3) 2反应没有气体生成,B 错误;FeCl 2不能由两种单质直接反应生成,C 错误;SiO 2不与Ba(HCO3) 2反应,D 错误。 4.(2015·重庆高考·2) 下列说法正确的是 ( ) A.I 的原子半径大于Br,HI 比HBr 的热稳定性强 B.P 的非金属性强于Si,H 3PO 4比H 2SiO 3的酸性强 C.Al 2O 3和MgO 均可与NaOH 溶液反应
D.SO 2和SO 3混合气体通入Ba(NO3) 2溶液可得到BaSO 3和BaSO 4 【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强; 同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱; (2)亚硫酸根容易被硝酸氧化。
【解析】选B 。A 项, 非金属性Br>I,则HBr 比HI 的热稳定性强, 错误;B 项, 非金属性P>Si,则H 3PO 4比H 2SiO 3的酸性强, 正确;C 项,Al 2O 3属于两性氧化物, 能与氢氧化钠溶液反应,MgO 属于碱性氧化物, 与NaOH 溶液不反应, 错误;D 项,SO 2在酸性环境中能被Ba(NO3) 2氧化, 则SO 2和SO 3混合气体通入Ba(NO3) 2溶液只得到BaSO 4白
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5.(2015·江苏高考) 在给定条件下, 下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是 ( ) A. 粗硅B.Mg(OH)2C.Fe 2O 3
SiCl 4
Si
Mg 无水FeCl 3
Ag
Si+4HCl,A项正确; 工业上制备Mg
MgCl 2(aq)FeCl 3(aq)
D.AgNO 3(aq)[Ag(NH3) 2]OH(aq)
【解析】选A 。Si+2Cl2SiCl 4↑,SiCl 4+2H2
是电解熔融状态下的氯化镁,B 项错误; 直接加热蒸发FeCl 3溶液最终得不到无水氯化铁, 需要在干燥的氯化氢气流中蒸发,C 项错误; 蔗糖是非还原性糖, 与银氨溶液不反应,D 项错误。 二、非选择题
6.(2015·福建高考·24) 无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体, 其反应的离子方程式为 。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al 2O 3, 含有Fe 2O 3、SiO 2等杂质) 制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下
:
已知:
①步作用是 (只要求写出一种) 。
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②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气, 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。 ③已知: Al 2O 3(s)+3C(s)2AlCl 3(g)
2Al(s)+3CO(g) ΔH 1=+1 344.1 kJ·mol -1
2Al(s)+3Cl2(g) ΔH 2=+1 169.2 kJ·mol -1
由Al 2O 3、C 和Cl 2反应生成AlCl 3的热化学方程式为 。 ④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH 冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种, 其化学式分别为
⑤结合流程及相关数据分析, 步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。 【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)元素化合物知识的掌握与应用; (2)化学工艺流程的识别与过程分析。
【解析】(1)AlCl3是强酸弱碱盐, 在溶液中Al 3+发生水解生成Al(OH)3胶体, 其反应的离子方程式为Al 3++3H2O
Al(OH)3+3H+。
(2)①步骤Ⅰ中焙烧时, 固体水分挥发, 气孔数目增多, 可以防止后续步骤生成的AlCl 3水解或是由于增大反应物接触面积, 使反应速率加快。 ②铝土矿粉和焦炭焙烧时, 焦炭能还原Fe 2O 3, 得到单质铁。
③根据盖斯定律, 由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式, 可得Al 2O 3(s)+3C(s)+3Cl2(g)
2AlCl 3(g)+3CO(g) ΔH=+1 344.1 kJ·mol -1-1 169.2
kJ ·mol 1=+174.9 kJ·mol -1。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH 冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种,Cl 2与浓NaOH 溶液发生反应产生NaCl 、NaClO 3和水, 随着反应的进行, 溶液变稀。这时Cl 2与稀的NaOH 溶液发生反应, 生成NaCl 、NaClO 和水。因此得到的三种盐的化学式分别为NaCl 、NaClO 、NaClO 3。
⑤由于Al 的活动性比Fe 强, 在步骤Ⅴ中加入铝粉, 就可以将铁置换出来, 达到除去FeCl 3、提高AlCl 3纯度的目的。
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答案:(1)Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl 3水解(或增大反应物的接触面积, 加快反应速率) ②Fe(或铁)
③Al 2O 3(s)+3C(s)+3Cl2(g)④NaCl 、NaClO 、NaClO 3 ⑤除去FeCl 3, 提高AlCl 3纯度 7.(2015·浙江高考·27) Ⅰ. 请回答: (1)H2O 2的电子式 。
(2)镁燃烧不能用CO 2灭火, 用化学方程式表示其理由 。 (3)在AgCl 沉淀中加入KBr 溶液, 白色沉淀转化为淡黄色沉淀, 写出反应的离子方程式 。 (4)完成以下氧化还原反应的离子方程式: ( )Mn +( )C 2
+
( )Mn 2++( )CO 2↑+
2AlCl 3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol -1
Ⅱ. 化合物甲和NaAlH 4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H 2反应生成甲。甲与水反应可产生H 2, 甲与AlCl 3反应可得到NaAlH 4。将4.80 g 甲加热至完全分解, 得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况) 的H 2。 请推测并回答:
(1)甲的化学式 。
(2)甲与AlCl 3反应得到NaAlH 4的化学方程式 。 (3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式 。 (4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe 2O 3), 脱锈过程发生反应的化学方程式 。 (5)某同学认为:用惰性气体赶尽反应体系中的空气, 将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥, 再与金属钠反应, 得到的固体物质即为纯净的甲; 取该固体物质与水反应, 若能产生H 2, 即可证明得到的甲一定是纯净的。
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【解析】Ⅰ.(1)过氧化氢为共价化合物, 两个氧原子之间共用一对电子, 其电子式为
。
2MgO+C。
(2)镁燃烧不能用CO 2灭火, 因为会发生如下反应:2Mg+CO2
(3)向AgCl 沉淀中加入KBr 溶液, 因为K sp (AgCl)>Ksp (AgBr),AgCl沉淀转化为AgBr 沉淀,AgCl+Br-AgBr+Cl-, 沉淀由白色变成淡黄色。
(4)根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒可配平该离子方程式:2Mn
+5C2
+16H+
2Mn 2++10CO2↑+8H2O 。
Ⅱ.(1)一定条件下金属钠和H 2反应生成甲, 将4.80 g 甲加热至完全分解, 得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况) 的H 2。n(H2
)=g,m(Na)=4.80 g-0.2 g=4.6 g,则n(Na)=
=0.1 mol,m(H2)=0.2
=0.2 mol,根据化合价关系, 可推
2NaH 。
出甲的化学式为NaH, 制备它的反应方程式为2Na+H2
(2)根据条件NaH 与AlCl 3反应得到NaAlH 4,NaH 与NaAlH 4中H 都为-1价, 反应中无化合价变化, 为非氧化还原反应, 则化学方程式为4NaH+AlCl3
NaAlH 4+3NaCl。
(3)NaAlH4与水发生氧化还原反应,NaAlH 4中H 化合价为-1价,H 2O 中H 化合价为+1价, 根据氧化还原反应化合价归中的规律, 判断产物为H 2, 可推出化学方程式为NaAlH 4+2H2O
NaAlO 2+4H2↑。
(4)NaH除铁锈, 是把Fe 2O 3变为Fe,NaH 作为还原剂,-1价的H 化合价升高, 生成NaOH, 化学方程式为3NaH+Fe2O 3
2Fe+3NaOH。
(5)制备过程不合理, 盐酸易挥发,H 2中混有HCl, 导致产物中有NaCl 。铁与盐酸反应生成H 2, 经浓硫酸干燥, 再与金属钠反应, 产生NaH, 但H 2的量不足会有钠单质残留, 固体不纯; 同时,2Na+2H2O
2NaOH+H2↑, 也会有氢气放出, 无法证明固体甲
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纯净。 答案:Ⅰ.(1) (2)2Mg+CO2(3)AgCl+Br-(4)2Mn+5C2Ⅱ.(1)NaH (2)4NaH+AlCl3(3)NaAlH4+2H2O (4)3NaH+Fe2O 3
NaAlH 4+3NaCl NaAlO 2+4H2↑ 2Fe+3NaOH 2MgO+C AgBr+Cl- +16H+
2Mn 2++10CO2↑+8H2O
(5)制备过程不合理, 因为盐酸易挥发,H 2中混有HCl, 导致产物中有NaCl 。验纯方法不合理, 如果有Na 剩余,Na 与水反应也会生成H 2; 没有考虑混入的NaCl 【误区提醒】没有考虑反应的整体性, 未认识到制备的H 2中混有HCl,H 2的量不足会有钠单质残留, 固体不纯, 钠与水反应也会生成氢气。最后一问出现错误。 8.(2015·广东高考·32) 七铝十二钙(12CaO·7Al 2O 3) 是新型的超导材料和发光材料, 用白云石(主要含CaCO 3和MgCO 3) 和废Al 片制备七铝十二钙的工艺如下
:
(1)煅粉主要含MgO 和 , 用适量NH 4NO 3溶液浸取煅粉后, 镁化合物几乎不溶, 若滤液Ⅰ中c(Mg2+) 小于5×10-6mol ·L -1, 则溶液pH 大于 [Mg(OH)2的K sp =5×10-12];该工艺中不能用(NH4) 2SO 4代替NH 4NO 3, 原因是 。 (2)滤液Ⅰ中的阴离子有 (忽略杂质成分的影响); 若滤液Ⅰ中仅通入CO 2, 会生成 , 从而导致CaCO 3产率降低。
(3)用NaOH 溶液可除去废Al 片表面的氧化膜, 反应的离子方程式为 。
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(4)电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al 片和石墨, 电解总反应方程式为 。
(5)一种可超快充电的新型铝电池, 充放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化, 其他离子不参与电极反应, 放电时负极Al 的电极反应式为 。 【解题指南】解答本题注意以下3点:
(1)读懂化工流程并明确每个过程发生的具体反应。 (2)掌握常见元素化合物的知识。
(3)掌握沉淀溶解平衡及溶液pH 计算的有关问题。
【解析】(1)由于白云石的主要成分是CaCO 3和MgCO 3, 所以煅烧之后会发生分解生成MgO 和CaO 。根据K sp [Mg(OH)2]=c(Mg2+) ·c 2(OH-) 可知,c(OH-)=10-3mol ·L -1, 此时溶液中c(H+)=10-11mol ·L -1, 对应溶液的pH 为11。若加入硫酸根, 硫酸根可与钙离子反应生成硫酸钙沉淀。
(2)由于前面加入了硝酸铵, 所以滤液Ⅰ中含有的阴离子主要是N 和OH -, 滤液Ⅰ中仅通入CO 2, 由于溶液的碱性不强, 所以会生成NH 4HCO 3。
(3)用NaOH 溶液可除去废Al 片表面的氧化膜, 反应的离子方程式为2OH -+Al2O 3
2Al +H2O 。
(4)电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al 片和石墨, 若生成Al(OH)3则铝作阳极, 所以电解的总反应方程式为2Al+6H2O
2Al(OH)3+3H2↑。
(5)放电时负极Al 应失去电子, 根据放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化可知, 电极反应式为Al-3e -+7AlC
4Al 2C 。
答案:(1)CaO 11 加入(NH4) 2SO 4会生成CaSO 4微溶物, 再过滤会被除去, 造成CaCO 3减少
(2)N和OH - NH 4HCO 3 (3)2OH-+Al2O 3(4)2Al+6H2O
2Al +H2O 2Al(OH)3+3H2↑
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(5)Al-3e-+7AlC4Al 2C
【误区提醒】本题最后一个空容易出错, 主要是忽略了题干中的叙述“充放电时AlC 和Al 2C 两种离子在Al 电极上相互转化, 其他离子不参与电极反应”这句话, 从而将电极反应式直接写成Al-3e -Al 3+。
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