Question

14．镁铝是重要的轻金属，在日常生产、生活中应用广泛．
Ⅰ．镁燃烧不能用CO₂灭火，用化学方程式表示其理由2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；
Ⅱ．用铝粉和Fe₂O₃做铝热反应实验，需要的试剂还有bd，工业上利用此反应来焊接钢轨．
a．KCl       b．KClO₃      c．MnO₂      d．Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀硫酸，滴加KSCN溶液无明显现象，不能（填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用离子方程式说明）
Ⅲ．实验室中采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾（KAl（SO₄）₂•12H₂O）的过程如图所示．回答下列问题：

（1）易拉罐溶解过程与试剂①反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）沉淀B的化学式为Al（OH）₃；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用化学用语表示）．
（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溶液反应的平衡常数等于20．

Answer 1

分析 I．Mg在二氧化碳中燃烧生成MgO和C；
II．铝热反应需要引发剂引发高温反应，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂．但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应；
铁能和铁离子反应生成亚铁离子，亚铁离子和KSCN溶液不反应；
III易拉罐中加入试剂a并微热、过滤，得到滤液A，向滤液A中加入碳酸氢铵得到沉淀B，B溶于稀硫酸并加入硫酸钾，经过一系列操作得到明矾，根据明矾成分知，B为Al（OH）₃，滤液A中含有铝元素，则试剂①时，Mg、Fe不反应而Al反应，则该试剂为强碱溶液，常用NaOH，A中溶质主要为NaAlO₂，
（1）Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）B是氢氧化铝，明矾中铝离子水解导致溶液呈酸性；
（3）Al（OH）₃沉淀溶解在NaOH溶液里发生的反应为Al（OH）₃+OH^-?AlO₂^-+2H₂O，结合水的离子积和氢氧化铝的电离平衡常数计算此反应的平衡常数．

解答 解：Ⅰ．Mg在二氧化碳中燃烧生成MgO和C，反应方程式为2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；
Ⅱ．铝热反应需要引发剂引发高温反应，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂．但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应，所以还需要的试剂是氯酸钾和Mg，故选bd；
铁能和铁离子反应生成亚铁离子，亚铁离子和KSCN溶液不反应，所以根据该现象不能确定固态中是否含有氧化铁，涉及的离子方程式分别为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：bd；不能； Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
III．易拉罐中加入试剂a并微热、过滤，得到滤液A，向滤液A中加入碳酸氢铵得到沉淀B，B溶于稀硫酸并加入硫酸钾，经过一系列操作得到明矾，根据明矾成分知，B为Al（OH）₃，滤液A中含有铝元素，则试剂①时，Mg、Fe不反应而Al反应，则该试剂为强碱溶液，常用NaOH，A中溶质主要为NaAlO₂，
（1）Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）B为Al（OH）₃，铝离子水解导致明矾溶液呈酸性，水解离子方程式为Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Al（OH）₃； Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（3）Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O①H2O?H⁺+OH^-②，①-②可得Al（OH）₃+OH^-?AlO₂^-+2H₂O，则Al（OH）₃溶于NaOH溶液反应的平衡常数=K÷K_w=$\frac{2.0×1{0}^{-13}}{1.0×1{0}^{-14}}$=20，故答案为：20．

点评 本题以Al及其化合物为载体考查元素化合物性质、物质分离提纯，为高频考点，涉及溶解平衡与水电离平衡常数的应用、盐类水解等，中等难度，易错点为III（3）平衡常数的计算．