Question

20．Al是生活中常見的金屬，工業(yè)上制備金屬鋁的原料可從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，MgO，F(xiàn)e₂O₃等）中提取，其流程如圖1，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）操作Ⅰ是，氣體B的化學(xué)式是CO₂
（2）由濾液A生成Al（OH₃的離子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）工業(yè)上采用圖2裝置電解熔融Al₂O₃制備金屬鋁，該電解池陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2O^2--4e-═O₂↑，若電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極的石墨損失了54g，且生成的CO與CO₂的物質(zhì)的量之比為2：1，則陰極生成的產(chǎn)物質(zhì)量為108g．
（4）微量元素鈹在海水中主要以Be（OH）⁺形式存在，其性質(zhì)與鋁元素相似，則Be（OH）⁺與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為：Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O，研究表明26Al可以衰變?yōu)?6Mg，可以比較這兩種元素金屬性強(qiáng)弱的方法是bc．
a．比較這兩種元素的單質(zhì)的硬度和熔點(diǎn)
b．在氯化鋁和氯化鎂的溶液中分別滴加過(guò)量的氫氧化鈉溶液
c．將打磨過(guò)的鎂帶和鋁片分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，MgO，F(xiàn)e₂O₃等）中加入氫氧化鈉溶液后過(guò)濾，得雜質(zhì)中主要含有MgO，F(xiàn)e₂O₃，濾液A為偏鋁酸鈉溶液，通入過(guò)量氣體B得氫氧化鋁沉淀，則氣體B為CO₂，氫氧化鋁受熱分解得氧化鋁，電解熔融的氧化鋁得鋁，
（1）分離固體和液休通常用過(guò)濾操作，根據(jù)上面分析可知B的化學(xué)式；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w得氫氧化鋁沉淀；
（3）電解熔融Al₂O₃制備金屬鋁中，電解池陽(yáng)極是氧離子得電子生成氧氣，根據(jù)元素守恒和電子守恒計(jì)算產(chǎn)物質(zhì)量；
（4）根據(jù)鋁元素的性質(zhì)推斷鈹?shù)男再|(zhì)，寫出離子方程式；比較元素的金屬性強(qiáng)弱，可根據(jù)金屬與水、酸反應(yīng)的劇烈程度、對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性強(qiáng)弱、單質(zhì)間的置換反應(yīng)等判斷，以此解答該題．

解答 解：鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，MgO，F(xiàn)e₂O₃等）中加入氫氧化鈉溶液后過(guò)濾，得雜質(zhì)中主要含有MgO，F(xiàn)e₂O₃，濾液A為偏鋁酸鈉溶液，通入過(guò)量氣體B得氫氧化鋁沉淀，則氣體B為CO₂，氫氧化鋁受熱分解得氧化鋁，電解熔融的氧化鋁得鋁，
（1）分離固體和液休通常用過(guò)濾操作，根據(jù)上面分析可知B的化學(xué)式為，
故答案為：過(guò)濾；CO₂；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w得氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）電解熔融Al₂O₃制備金屬鋁中，電解池陽(yáng)極是氧離子得電子生成氧氣，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2O^2--4e-═O₂↑，
設(shè)CO的物質(zhì)的量為xmol，CO₂的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)題意有$\left\{\begin{array}{l}{12x+12y=54}\\{x：y=1：2}\end{array}\right.$，所以x=3mol，y=1.5mol，反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為3×2mol+1.5×4mol=12mol，根據(jù)陰極反應(yīng)2Al³⁺+6e-═2Al可知，陰極上生成的鋁的質(zhì)量為$\frac{12}{3}×27$g=108g，
故答案為：2O^2--4e-═O₂↑；108；
（4）根據(jù)鋁元素的性質(zhì)推斷鈹?shù)男再|(zhì)，可知Be（OH）⁺與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為：Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O，
a．硬度和熔點(diǎn)屬于物理性質(zhì)，不能用于比較金屬性，故A錯(cuò)誤；
b．在氯化鋁和氯化鎂的溶液中分別滴加過(guò)量的氫氧化鈉，氯化鎂生成沉淀氫氧化鎂，氫氧化鋁會(huì)溶解在氫氧化鈉中，證明堿性：氫氧化鎂強(qiáng)于氫氧化鋁，所以能證明金屬性強(qiáng)弱，故B正確；
c、將打磨過(guò)的鎂帶和鋁片分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)放鎂帶的那個(gè)變紅色，證明金屬鎂可以和熱水反應(yīng)，但是金屬鋁不可以，能證明金屬性強(qiáng)弱，故C正確，故選bc，
故答案為：bc；Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，注意把握制備原理的比較，把握物質(zhì)的性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)方程式的書寫，難度中等．