2017化学高考分类汇编考点11 镁、铝元素单质及其重要化合物

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考点11 镁、铝元素单质及其重要化合物
非选择题
1. (2017·天津高考·7)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。

考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置如图所示,使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。

回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。

Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)
(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为__________________。

B→C的反应条件为____________________,C→Al的制备方法称为____________________。

(2)该小组探究反应②发生的条件。

D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。

由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)________。

a.温度
b.Cl-的浓度
c.溶液的酸度
(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热 4.28 kJ,该反应的热化学方程式为__________________ ______。

Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用
(4)用惰性电极电解时, -
24
CrO 能从浆液中分离出来的原因是______________________,分离后含铬元素的粒子是______________________;阴极室生成的物质为____________ (写化学式)。

【命题意图】本题借助元素化合物的知识考查电子式的书写、物质的制备、热化学方程式的书写、电化学等相关知识,意在考查学生对元素化合物知识的综合应用能力。

【解析】惰性电极电解混合物的浆液时,Na +移向阴极, -24CrO 移向阳极。

Al(OH)3、MnO 2在固体混合物中,当加入NaOH 时,Al(OH)3转化为-2AlO ,通入CO 2转化为Al(OH)3沉淀,再加热分解为Al 2O 3,最后熔融电解生成Al 。

(1)NaOH 的电子式为Na +
[O H]••
•
•-••••
;根据上述分析,B
C 的条件为加热或者煅
烧,C Al 的制备方法为电解Al 2O 3。

(2)由题干图示可知,D 为MnO 2,所以其与浓盐酸的反应条件为加热,根据信息,加入硫酸之后会继续反应,所以影响条件为温度和溶液的酸度。

(3)根据题干信息可知,该反应的热化学方程式为2Cl 2(g)+TiO 2(s)+2C(s) TiCl 4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ ·mol -1。

(4)在直流电源的作用下, -
24CrO 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;分
离后含铬元素的粒子是-
24
CrO 和-272O Cr ;由于阴极是溶液中的H +得电子生成氢气,所以阴极室生成的物质为NaOH 和H 2。

答案:(1)Na +
[O H]••
••-
••
••
加热(或煅烧) 电解法 (2)a 、c
(3)2Cl 2(g)+TiO 2(s)+2C(s)
TiCl 4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ ·mol -1
(4)在直流电场作用下, -
24CrO 通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 -24CrO 和-272O Cr NaOH 和H 2
【知识拓展】常见金属冶炼的方法:
(1)电解法:
金属活动性顺序表中Na→Al(较活泼)金属的冶炼。

如2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。

(2)热还原法:
金属活动性顺序表中Zn→Cu金属的冶炼。

①用H2作还原剂金属的冶炼。

②用C(焦炭、木炭)、CO作还原剂。

如ZnO+C Zn+CO↑等。

③作还原剂(铝热剂)冶炼难熔的金属。

④用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti等有色金属。

(3)加热法:
Hg、Ag等不活泼金属的冶炼,可用加热其氧化物或煅烧其硫化物的方法。

(4)物理提取——富集:
Pt、Au在自然界中存在,其密度很大,用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质便可得。

(5)湿法冶金:
即利用溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解等),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。

2.（2017•甲卷•26）水泥是重要的建筑材料。

水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。

实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。

加入硝酸的目的是________ __,还可使用________代替硝酸。

(2)沉淀A 的主要成分是____________________________,其不溶于强酸但可与 一种弱酸反应,该反应的化学方程式为______ ________。

(3)加氨水过程中加热的目的是________ ______。

沉淀B 的主要成分为__ __、 __(填化学式)。

(4)草酸钙沉淀经稀24H SO 处理后,用KMnO 4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可
间接获知钙的含量,滴定反应为-4MnO +H +
+H 2C 2O 4
Mn 2++CO 2+H 2O 。

实验中称取0.400
g 水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol ·L -1的KMnO 4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为__ ______ 。

【命题意图】本题考查了元素化合物的基础知识,意在考查考生在化工流程中对元素化合物知识的应用能力和分析问题解决问题的能力。

【解析】根据题目给出的流程可以得出:水泥样品中的SiO 2在用氯化铵、盐酸和硝酸的处理过程中以沉淀的形式除去,而所得滤液中含有Mg 2+、Fe 3+、Ca 2+、Al 3+等,用氨水调节pH 在4~5时Fe 3+、Al 3+将会转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去,此时在滤液中加入草酸铵溶液会生成草酸钙沉淀,草酸钙沉淀经稀硫酸处理后,用KMnO 4标准溶液滴定,从而根据KMnO 4溶液的用量来计算水泥样品中钙的含量。

(1)Fe 2+和Fe 3+相比较,Fe 3+在溶液的pH 较小时就能形成沉淀,因此需要将溶液中可能存在的Fe 2+氧化为Fe 3+,以便于以沉淀的形式除去。

双氧水在酸性条件下可以将Fe 2+氧化为Fe 3+且不会引入杂质。

(2)SiO 2不溶于一般酸性溶液,所以沉淀A 是SiO 2,SiO 2能与弱酸HF 发生反应,其反应的方程式为SiO 2+4HF
SiF 4↑+2H 2O 。

(3)
滤液中含有Mg 2+、Fe 3+、Ca 2+、Al 3+等,用氨水调节pH 在4~5时Fe 3+、Al 3+将会转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加热可以促进Fe 3+、Al 3+水解,防止生成二者的胶体,而胶体微粒能透过滤纸,从而影响分离效果。

(4)将题目给出的方程式配平为
2-4
MnO +6H ++5H 2C 2O 42Mn 2++10CO 2+8H 2O 。

则有5Ca 2+~5H 2C 2O 4~2KMnO 4,
n(KMnO 4)=0.050 0 mol ·L -1×36.00 mL ×10-3L ·mL -1=1.80×10-3mol,n(Ca 2+)=4.50
×10-3
mol,水泥中钙的质量分数为g
400.0mol g 0.40mol 1050.413--⋅⨯⨯×100%=45.0%。

答案:(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+双氧水(或H2O2) (2)SiO2(或
H2SiO3) SiO2+4HF SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HF SiF4↑+3H2O) (3)防止胶体
生成,易沉淀分离Fe(OH)3Al(OH)3 (4)45.0%
3.(2017·江苏高考·16)铝是应用广泛的金属。

以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为____________________________。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH________ (填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是
__________________________________________________________________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。

阳极的电极反应式为____________________________,阴极产生的物质A的化学式为__________________ __________。

(5)铝粉在1 000℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是__。

【命题意图】本题考查金属铝的工艺流程制备,意在考查学生运用化学知识分析
工业流程以及对生产中某些现象解析的能力。

【解析】(1)Al 2O 3为两性氢氧化物,在NaOH 溶液中会溶解生成NaAlO 2。

(2)加入的NaHCO 3与过量的NaOH 反应,导致溶液的pH 减小。

(3)电解Al 2O 3时生成O 2,O 2会氧化石墨。

(4)阳极为OH -失去电子生成O 2,水电离的OH -放电之后,留下H +,可
以与-23CO 反应生成-
3HCO 。

阴极为H +放电生成H 2。

(5)NH 4Cl 水解显酸性,H +可以去
除铝表面的氧化膜,使得Al 更易与N 2反应。

答案:(1)Al 2O 3+ 2OH -2-2AlO + H 2O (2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O 2氧化
(4)4-23CO + 2H 2O-4e -
4-
3HCO +O 2↑ H 2
(5)NH 4Cl 水解产生的HCl 能够破坏Al 表面的Al 2O 3薄膜
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