(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 。

(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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A.0.1mol B.0.3mol C.0.5mol D.0.15mol

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D.反應(yīng)④的條件是電解熔融

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請根據(jù)以上流程,回答相關(guān)問題:

(1)操作①是_________;操作②是_________;操作⑤是_________。(填操作名稱)

(2)操作②需要的主要玻璃儀器除燒杯外,還需要_________。

(3)加入足量的X、Y、Z是為了除去溶液中的雜質(zhì),它們依次是BaCl2溶液 、KOH溶液和 _____溶液。

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