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时间:2020-12-20
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1、备战高考化学培优专题复习镁及其化合物练习题及详细答案一、镁及其化合物1.镁铝合金在交通、航空、电子等行业有着广泛的应用。某化学兴趣小组试对镁铝合金废料进行回收利用,实验中可将铝转化为硫酸铝晶体,并对硫酸铝晶体进行热重分析。镁铝合金废料转化为硫酸铝晶体实验流程如下:试回答下列问题:(1)在镁铝合金中加入NaOH溶液,写出反应的化学反应方程式,固体B的化学式。(2)操作Ⅱ包含的实验步骤有:蒸发浓缩、、、洗涤、干燥。(3)操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤,选用无水乙醇的原因是。(4)若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00g,得到固体A的质
2、量为4.95g,硫酸铝晶体的质量为49.95g(假设每一步的转化率均为100%,合金废料中不含溶于碱的杂质)。计算得硫酸铝晶体的化学式为。(5)取上述硫酸铝晶体进行热重分析,其热分解主要分为三个阶段:323K-523K,553K-687K,1043K以上不再失重,其热分解的TG曲线见下图,已知:。根据图示数据计算确定每步分解的产物,写出第一阶段分解产物的化学式,第三阶段反应化学方程式。【答案】(1)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(2)Al(OH)3(3)冷却结晶(4)过滤减少晶体的溶解(5)洗去晶体表面杂质(6)有
3、利于晶体的干燥(7)Al2(SO4)3·18H2O(8)Al2(SO4)3·3H2O(9)Al2(SO4)3Al2O3+3SO↑【解析】【分析】向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液,发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,镁不反应,固体A为Mg,采用过滤的方法进行分离,向滤液中通入二氧化碳,发生反应:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,再通过过量进行分离,固体B为氢氧化铝,氢氧化铝与硫酸反应得到硫酸铝溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体(1)Al和氢氧化钠溶液生成可溶性
4、的偏铝酸钠,镁不反应;(2)从溶液中获得晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作;(3)用乙醇洗涤,可以减少晶体的溶解,有利于晶体的干燥;(4)Al的质量为9g-4.95g=4.05g,设硫酸铝晶体化学式为:Al2(SO4)3·nH2O,根据Al元素守恒计算硫酸铝晶体的物质的量,再计算硫酸铝晶体的相对分子质量,进而计算n的值,确定化学式;(5)根据(4)中计算可知,晶体中结晶水的质量分数,低温加热,首先失去结晶水,高温下,最终硫酸铝分解,根据失重%计算判断各阶段分解产物,再书写化学方程式;【详解】(1)在镁铝合金中加入Na
5、OH溶液,Al可以与强碱溶液发生反应,而Mg不能反应,该反应的化学反应方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;所以固体A是Mg;向滤液中通入过量的CO2气体,由于酸性H2CO3>Al(OH)3,会发生反应:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)↓+NaHCO;所以固体B是Al(OH);333(2)用硫酸溶解该固体,发生反应:2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O;得到的溶液C是Al2(SO4)3溶液;由于其溶解度随温度的升高而增大,所以从溶液中获得晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗
6、涤、干燥;(3)操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤,来洗去表面的杂质离子,选用无水乙醇的原因是减少晶体的溶解;洗去晶体表面杂质;有利于晶体的干燥;(4)若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00g,得到固体A的质量为4.95g,金属发生反应,而镁不反应,减少的质量为金属铝的质量,则m(Al)=9.00g—4.95g=4.05g,n(Al)=4.05g=0.15mol,硫酸铝晶体的质量为49.95g,硫酸铝晶体中含有SO42-的物质的量为27g/mol42-)=33+3243的质量是2430.15moln(SOn(Al)=×0.15mol=
7、0.225mol,Al(SO)m(Al(SO))=()222×342g/mol=25.65g,则含有的结晶水的物质的量是(49.95g25.65g)n(HO)==1.35mol,218g/mol则n(Al24320.15mol(SO)):n(HO)=():1.35mol=1:18,所以该结晶水合物的化学式是:2Al2(SO4)3·18H2O。(5)在第一个阶段,减少的水的质量是:m(H2O)=40.54%×49.95g=20.25g,失去的结晶水20.25g的物质的量是:n(H2O)==1.125mol,则在晶体中n(Al2(SO4)3)
8、:18g/moln(H2O)=0.15mol:(1.35mol-1.125mol)=1:3,所以此时得到的晶体的化学式是2Al2(SO4)3·3H2O;(49.95g48.65%)在第二个阶段
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