2019年高考化学一轮复习有关镁、铝及其化合物的化工流程题学案

2019年高考化学一轮复习有关镁、铝及其化合物的化工流程题学案

‎2018——2019学年北京高中化学总复习一轮复习有关镁、铝及其化合物的化工流程题（学案）‎ 新课程探究 ‎1．从海水中提取镁的流程 ‎(1)流程：‎ ‎(2)主要化学反应：‎ ‎①制石灰乳：‎ CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；‎ ‎②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；‎ ‎③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；‎ ‎④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。‎ ‎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的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①③两步骤中可能发生反应的离子方程式。‎ 答案　①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，‎ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。‎ ‎③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，‎ SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。‎ ‎(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　因为AlO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NaHCO3用途广泛，经济效益好 ‎(3)步骤④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1 000 ℃ 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①②中可能发生反应的离子方程式。‎ 答案　①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，‎ Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。‎ ‎②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，‎ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。‎ ‎(2)步骤②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分离 专题训练 ‎1．(2018·郑州外国语学校高三模拟)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(　　)‎ A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作 B．a、b中铝元素的化合价相同 C．③中需要通入过量的氨气 D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝 答案　C ‎2．被称为“国防金属”的镁，60%来自海洋，从海水中提取镁的正确方法是(　　)‎ 物质 氧化镁 氯化镁 熔点/℃‎ ‎2 852‎ ‎714‎ A.海水Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg 答案　D ‎3(2017·北京海淀区期末)铝自然形成的氧化膜易脱落。以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材作阴、阳极材料，经过电解处理形成氧化铝膜，抗蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是(　　)‎ A．碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O B．碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ C．获得耐蚀铝材的电极反应：4Al－12e－＋3O2===2Al2O3‎ D．用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O 答案　C ‎4．[2015·广东理综，32(1)(2)(3)(4)]七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)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NH4NO3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Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，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CO2，会生成__________，从而导致CaCO3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_________________________。‎ ‎(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____________________。‎ 答案　(1)CaO　11 　易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低　(2)NO、OH－　Ca(HCO3)2　 (3)2OH－＋Al2O3===2AlO ＋H2O　(4)2Al＋6H2O 2Al(OH)3＋3H2↑‎ ‎5．(2016·海南，14)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。‎ a．HCl溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液 ‎(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)沉淀B的化学式为_________________________________________________________；‎ 将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)d　‎ ‎(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 ‎6、(2018·常德模拟)实验室中以铝土矿(主要成分是Al2O3，含少量的SiO2和Fe2O3杂质)为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如下：‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)固体a的化学式为________，Ⅲ中通入过量CO2气体的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为________、冷却结晶、过滤洗涤。‎ ‎(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度为1.84 g·cm－3)________L(保留一位小数)。‎ ‎(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。‎ 答案　(1)SiO2　AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓‎ ‎(2)Al2(SO4)3＋H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2　蒸发浓缩 ‎(3)575.5　(4)3∶10‎