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，請回答下列問題：

（1）操作Ⅰ是，氣體B的化學式是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，該電解池陽極的電極反應為2O^2--4e-═O₂↑，若電解一段時間后，陽極的石墨損失了54g，且生成的CO與CO₂的物質的量之比為2：1，則陰極生成的產物質量為108g．
（4）微量元素鈹在海水中主要以Be（OH）⁺形式存在，其性質與鋁元素相似，則Be（OH）⁺與強堿溶液反應的離子方程式為：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弱的方法是bc．
a．比較這兩種元素的單質的硬度和熔點
b．在氯化鋁和氯化鎂的溶液中分別滴加過量的氫氧化鈉溶液
c．將打磨過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濾，得雜質中主要含有MgO，F(xiàn)e₂O₃，濾液A為偏鋁酸鈉溶液，通入過量氣體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濾操作，根據上面分析可知B的化學式；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體得氫氧化鋁沉淀；
（3）電解熔融Al₂O₃制備金屬鋁中，電解池陽極是氧離子得電子生成氧氣，根據元素守恒和電子守恒計算產物質量；
（4）根據鋁元素的性質推斷鈹?shù)男再|，寫出離子方程式；比較元素的金屬性強弱，可根據金屬與水、酸反應的劇烈程度、對應的最高價氧化物的水化物的堿性強弱、單質間的置換反應等判斷，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濾，得雜質中主要含有MgO，F(xiàn)e₂O₃，濾液A為偏鋁酸鈉溶液，通入過量氣體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濾操作，根據上面分析可知B的化學式為，
故答案為：過濾；CO₂；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體得氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式是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，電解池陽極是氧離子得電子生成氧氣，陽極的電極反應為2O^2--4e-═O₂↑，
設CO的物質的量為xmol，CO₂的物質的量為ymol，根據題意有$\left\{\begin{array}{l}{12x+12y=54}\\{x：y=1：2}\end{array}\right.$，所以x=3mol，y=1.5mol，反應中電子轉移的物質的量為3×2mol+1.5×4mol=12mol，根據陰極反應2Al³⁺+6e-═2Al可知，陰極上生成的鋁的質量為$\frac{12}{3}×27$g=108g，
故答案為：2O^2--4e-═O₂↑；108；
（4）根據鋁元素的性質推斷鈹?shù)男再|，可知Be（OH）⁺與強堿溶液反應的離子方程式為：Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O，
a．硬度和熔點屬于物理性質，不能用于比較金屬性，故A錯誤；
b．在氯化鋁和氯化鎂的溶液中分別滴加過量的氫氧化鈉，氯化鎂生成沉淀氫氧化鎂，氫氧化鋁會溶解在氫氧化鈉中，證明堿性：氫氧化鎂強于氫氧化鋁，所以能證明金屬性強弱，故B正確；
c、將打磨過的鎂帶和鋁片分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)放鎂帶的那個變紅色，證明金屬鎂可以和熱水反應，但是金屬鋁不可以，能證明金屬性強弱，故C正確，故選bc，
故答案為：bc；Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質的制備方案的設計與評價，注意把握制備原理的比較，把握物質的性質以及相關反應方程式的書寫，難度中等．