Question

20．Al是生活中常见的金属，工业上制备金属铝的原料可从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，MgO，Fe₂O₃等）中提取，其流程如图1，请回答下列问题：

（1）操作Ⅰ是，气体B的化学式是CO₂
（2）由滤液A生成Al（OH₃的离子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）工业上采用图2装置电解熔融Al₂O₃制备金属铝，该电解池阳极的电极反应为2O^2--4e-═O₂↑，若电解一段时间后，阳极的石墨损失了54g，且生成的CO与CO₂的物质的量之比为2：1，则阴极生成的产物质量为108g．
（4）微量元素铍在海水中主要以Be（OH）⁺形式存在，其性质与铝元素相似，则Be（OH）⁺与强碱溶液反应的离子方程式为：Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O，研究表明26Al可以衰变为26Mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是bc．
a．比较这两种元素的单质的硬度和熔点
b．在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液
c．将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分是Al₂O₃，MgO，Fe₂O₃等）中加入氢氧化钠溶液后过滤，得杂质中主要含有MgO，Fe₂O₃，滤液A为偏铝酸钠溶液，通入过量气体B得氢氧化铝沉淀，则气体B为CO₂，氢氧化铝受热分解得氧化铝，电解熔融的氧化铝得铝，
（1）分离固体和液休通常用过滤操作，根据上面分析可知B的化学式；
（2）偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体得氢氧化铝沉淀；
（3）电解熔融Al₂O₃制备金属铝中，电解池阳极是氧离子得电子生成氧气，根据元素守恒和电子守恒计算产物质量；
（4）根据铝元素的性质推断铍的性质，写出离子方程式；比较元素的金属性强弱，可根据金属与水、酸反应的剧烈程度、对应的最高价氧化物的水化物的碱性强弱、单质间的置换反应等判断，以此解答该题．

解答 解：铝土矿（主要成分是Al₂O₃，MgO，Fe₂O₃等）中加入氢氧化钠溶液后过滤，得杂质中主要含有MgO，Fe₂O₃，滤液A为偏铝酸钠溶液，通入过量气体B得氢氧化铝沉淀，则气体B为CO₂，氢氧化铝受热分解得氧化铝，电解熔融的氧化铝得铝，
（1）分离固体和液休通常用过滤操作，根据上面分析可知B的化学式为，
故答案为：过滤；CO₂；
（2）偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体得氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）电解熔融Al₂O₃制备金属铝中，电解池阳极是氧离子得电子生成氧气，阳极的电极反应为2O^2--4e-═O₂↑，
设CO的物质的量为xmol，CO₂的物质的量为ymol，根据题意有$\left\{\begin{array}{l}{12x+12y=54}\\{x：y=1：2}\end{array}\right.$，所以x=3mol，y=1.5mol，反应中电子转移的物质的量为3×2mol+1.5×4mol=12mol，根据阴极反应2Al³⁺+6e-═2Al可知，阴极上生成的铝的质量为$\frac{12}{3}×27$g=108g，
故答案为：2O^2--4e-═O₂↑；108；
（4）根据铝元素的性质推断铍的性质，可知Be（OH）⁺与强碱溶液反应的离子方程式为：Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O，
a．硬度和熔点属于物理性质，不能用于比较金属性，故A错误；
b．在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠，氯化镁生成沉淀氢氧化镁，氢氧化铝会溶解在氢氧化钠中，证明碱性：氢氧化镁强于氢氧化铝，所以能证明金属性强弱，故B正确；
c、将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液，发现放镁带的那个变红色，证明金属镁可以和热水反应，但是金属铝不可以，能证明金属性强弱，故C正确，故选bc，
故答案为：bc；Be（OH）⁺+3OH^-═BeO₂^2-+2H₂O．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的制备方案的设计与评价，注意把握制备原理的比较，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写，难度中等．