Question

(10分)鎂鋁合金在交通、航空、電子等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。某化學(xué)興趣小組試對鎂鋁合金廢料進(jìn)行回收利用，實驗中可將鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鋁晶體，并對硫酸鋁晶體進(jìn)行熱重分析。鎂鋁合金廢料轉(zhuǎn)化為硫酸鋁晶體實驗流程如下：

試回答下列問題：

（1）在鎂鋁合金中加入NaOH溶液，寫出反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式 ，固體B的化學(xué)式 。

（2）操作Ⅱ包含的實驗步驟有：蒸發(fā)濃縮、 、 、洗滌、干燥。

（3）操作Ⅱ中常用無水乙醇對晶體進(jìn)行洗滌，選用無水乙醇的原因是 。

（4）若初始時稱取的鎂鋁合金廢料的質(zhì)量為9.00 g，得到固體A的質(zhì)量為4.95 g，硫酸鋁晶體的質(zhì)量為49.95 g（假設(shè)每一步的轉(zhuǎn)化率均為100%，合金廢料中不含溶于堿的雜質(zhì)）。計算得硫酸鋁晶體的化學(xué)式為 。

（5）取上述硫酸鋁晶體進(jìn)行熱重分析，其熱分解主要分為三個階段：323K-523K，553K-687K，1043K以上不再失重，其熱分解的TG曲線見下圖,

已知：。

根據(jù)圖示數(shù)據(jù)計算確定每步分解的產(chǎn)物，寫出第一階段分解產(chǎn)物的化學(xué)式 ，第三階段反應(yīng)化學(xué)方程式 。

Answer 1

（10分）（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (2分) Al(OH)3

（2）冷卻結(jié)晶（答結(jié)晶不給分） 過濾 （順序顛倒不給分）

（3）減少晶體的溶解；洗去晶體表面雜質(zhì)；有利于晶體的干燥。（答2點以上給1分，答1點不給分）

（4）Al2(SO4)3·18H2O

（5）Al2(SO4)3·3H2O Al2(SO4)3Al2O3+3SO3↑(2分)

【解析】

試題分析：（1）在鎂鋁合金中加入NaOH溶液，Al可以與強堿溶液發(fā)生反應(yīng)，而Mg不能反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；所以固體A是Mg；向濾液中通入過量的CO2氣體，由于酸性H2CO3>Al(OH)3,會發(fā)生反應(yīng)：NaAlO2+ CO2+2H2O= Al(OH)3↓+NaHCO3；所以固體B是Al(OH)3；（2）用硫酸溶解該固體，發(fā)生反應(yīng)：2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O；得到的溶液C是Al2(SO4)3溶液；由于其溶解度隨溫度的升高而增大，所以從溶液中獲得晶體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 、洗滌、干燥。（3）操作Ⅱ中常用無水乙醇對晶體進(jìn)行洗滌，來洗去表面的雜質(zhì)離子，選用無水乙醇的原因是減少晶體的溶解；洗去晶體表面雜質(zhì)；有利于晶體的干燥。（4）若初始時稱取的鎂鋁合金廢料的質(zhì)量為9.00 g，得到固體A的質(zhì)量為4.95 g，金屬發(fā)生反應(yīng)，而鎂不反應(yīng)，減少的質(zhì)量為金屬鋁的質(zhì)量，則m(Al)= 9.00 g—4.95 g=4.05 g，n(Al)= 4.05 g÷27g/mol=0.15mol，硫酸鋁晶體的質(zhì)量為49.95 g，硫酸鋁晶體中含有SO42-的物質(zhì)的量為n(SO42-)=3/2n(Al3+)=3/2×0.15mol=0.225mol, Al2(SO4)3的質(zhì)量是m(Al2(SO4)3)= (0.15mol÷2) ×342g/mol=25.65g，則含有的結(jié)晶水的物質(zhì)的量是n(H2O)= (49.95 g-25.65g) ÷18g/mol=1.35mol，則n(Al2(SO4)3)：n(H2O)= (0.15mol÷2)：1.35mol=1:18，所以該結(jié)晶水合物的化學(xué)式是：Al2(SO4)3·18H2O。

（5）在第一個階段，減少的水的質(zhì)量是：m(H2O)=40.54%×49.95 g=20.25 g,失去的結(jié)晶水的物質(zhì)的量是：n(H2O)= 20.25 g÷18g/mol=1.125mol則在晶體中n(Al2(SO4)3)：n(H2O)= (0.15mol÷2): （1.35mol -1.13mol）=1:3.所以此時得到的晶體的化學(xué)式是Al2(SO4)3·3H2O。在第二個階段，失去結(jié)晶水的物質(zhì)的量是n(H2O)=[ (49.95 g× 48.65%]÷18g/mol=1.35mol，結(jié)晶水完全失去，得到的固體物質(zhì)是：Al2(SO4)3，則在第三個階段加熱發(fā)生分解反應(yīng)，是硫酸鋁的分解，方程式是：Al2(SO4)3Al2O3+3SO3↑。

考點：考查物質(zhì)制取反應(yīng)原理的知識。主要包括物質(zhì)制取的方程式的書寫、混合物的分離方法、操作的目的、物質(zhì)分解的反應(yīng)產(chǎn)物的確定的知識。

考點分析： 考點1：物質(zhì)的制備 考點2：鎂鋁及其化合物 試題屬性

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