Question

14．鎂鋁是重要的輕金屬，在日常生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛．
Ⅰ．鎂燃燒不能用CO₂滅火，用化學(xué)方程式表示其理由2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；
Ⅱ．用鋁粉和Fe₂O₃做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有bd，工業(yè)上利用此反應(yīng)來(lái)焊接鋼軌．
a．KCl       b．KClO₃      c．MnO₂      d．Mg
取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量稀硫酸，滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，不能（填“能”或“不能”）說(shuō)明固體混合物中無(wú)Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用離子方程式說(shuō)明）
Ⅲ．實(shí)驗(yàn)室中采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬（KAl（SO₄）₂•12H₂O）的過(guò)程如圖所示．回答下列問(wèn)題：

（1）易拉罐溶解過(guò)程與試劑①反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）沉淀B的化學(xué)式為Al（OH）₃；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用化學(xué)用語(yǔ)表示）．
（3）已知：K_w=1.0×10^-14，Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O  K=2.0×10^-13．Al（OH）₃溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于20．

Answer 1

分析 I．Mg在二氧化碳中燃燒生成MgO和C；
II．鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑．但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí)，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)；
鐵能和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子和KSCN溶液不反應(yīng)；
III易拉罐中加入試劑a并微熱、過(guò)濾，得到濾液A，向?yàn)V液A中加入碳酸氫銨得到沉淀B，B溶于稀硫酸并加入硫酸鉀，經(jīng)過(guò)一系列操作得到明礬，根據(jù)明礬成分知，B為Al（OH）₃，濾液A中含有鋁元素，則試劑①時(shí)，Mg、Fe不反應(yīng)而Al反應(yīng)，則該試劑為強(qiáng)堿溶液，常用NaOH，A中溶質(zhì)主要為NaAlO₂，
（1）Al和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）B是氫氧化鋁，明礬中鋁離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性；
（3）Al（OH）₃沉淀溶解在NaOH溶液里發(fā)生的反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-?AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合水的離子積和氫氧化鋁的電離平衡常數(shù)計(jì)算此反應(yīng)的平衡常數(shù)．

解答 解：Ⅰ．Mg在二氧化碳中燃燒生成MgO和C，反應(yīng)方程式為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；
Ⅱ．鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑．但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí)，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)，所以還需要的試劑是氯酸鉀和Mg，故選bd；
鐵能和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子和KSCN溶液不反應(yīng)，所以根據(jù)該現(xiàn)象不能確定固態(tài)中是否含有氧化鐵，涉及的離子方程式分別為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：bd；不能； Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
III．易拉罐中加入試劑a并微熱、過(guò)濾，得到濾液A，向?yàn)V液A中加入碳酸氫銨得到沉淀B，B溶于稀硫酸并加入硫酸鉀，經(jīng)過(guò)一系列操作得到明礬，根據(jù)明礬成分知，B為Al（OH）₃，濾液A中含有鋁元素，則試劑①時(shí)，Mg、Fe不反應(yīng)而Al反應(yīng)，則該試劑為強(qiáng)堿溶液，常用NaOH，A中溶質(zhì)主要為NaAlO₂，
（1）Al和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）B為Al（OH）₃，鋁離子水解導(dǎo)致明礬溶液呈酸性，水解離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Al（OH）₃； Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（3）Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O①H2O?H⁺+OH^-②，①-②可得Al（OH）₃+OH^-?AlO₂^-+2H₂O，則Al（OH）₃溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)=K÷K_w=$\frac{2.0×1{0}^{-13}}{1.0×1{0}^{-14}}$=20，故答案為：20．

點(diǎn)評(píng) 本題以Al及其化合物為載體考查元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)分離提純，為高頻考點(diǎn)，涉及溶解平衡與水電離平衡常數(shù)的應(yīng)用、鹽類水解等，中等難度，易錯(cuò)點(diǎn)為III（3）平衡常數(shù)的計(jì)算．