Question

（14分）鎂、鋁是兩種重要的金屬，它們的單質及化合物有著各自的性質。
Ⅰ．海水中含有氯化鎂，是鎂的重要來源之一。從海水中制取鎂，某同學設計了如下
流程步驟：

主要的步驟總結如下：①把貝殼制成石灰乳 ②往母液中加石灰乳，沉降、過濾，得到Mg(OH)₂沉淀 ③將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾，將制得的晶體脫水得無水MgCl₂
④將得到的產物熔融后電解。
（1）下列說法不正確的是__________________（填代號）

A．此法的優點之一是原料來源豐富

B．進行①②③步驟的目的是從海水中提取氯化鎂

C．第④步電解法制取鎂是由于鎂是很活潑的金屬

D．以上制取鎂的過程中涉及的反應有分解反應、化合反應和置換反應

（2）步驟②不夠合理，理由是                                                 
Ⅱ．（1）鋁、空氣、海水可組成一種電池，廣泛用于制造航標燈。此電池正極的電極反應為                                   。
（2）鋁熱還原法是冶煉熔點較高的金屬的一種重要方法，焊接鋼軌即用到此法。將干燥的氧化鐵粉末和鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中（漏斗已事先處理好），并架在鐵架臺上，
下面放置一個盛有沙子的蒸發皿。請寫出引發鋁熱反應的操作及該反應的化學方程式：
操作                                                                      
化學方程式                                                 。
（3）為確定某鋁熱劑（氧化鐵粉末和鋁粉）的組成，分別進行下列實驗。
若取10.7g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標準狀況）體積為3.36L，反應的化學方程式為                                       ，樣品中鋁的質量是          g。
若取10.7g樣品將其點燃，恰好完全反應，待反應產物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為aL，該氣體與上小題中所得氣體的體積比等于     ∶     。

Answer 1

（14分）Ⅰ．（1）D （1分）
（2）石灰乳中的Ca(OH)₂為微溶物，制得的Mg(OH)₂不純凈。（1分）
Ⅱ．（1）（1）O₂ + 4e^－+2H₂O 4OH^－（2分）
（2）在混合物上面加入少量氯酸鉀固體，中間插入一根用砂紙打磨過的鎂條并點燃鎂條。（2分）  2Al+Fe₂O₃Al₂O₃+2Fe （2分）
（3）2Al+2NaOH+2H₂O==2NaAlO₂+3H₂↑ （2分）  2.7 （2分）   2:3 （2分

試題分析：Ⅰ．（1）把貝殼制成石灰乳涉及兩步反應，首先貝殼高溫分解制成氧化鈣，然后氧化鈣與水結合制成石灰乳；在引入的海水中加石灰乳后，石灰乳的主要成分氫氧化鈣與海水中的鎂離子結合生成氫氧化鎂沉淀；氫氧化鎂與鹽酸反應生成氯化鎂；電解熔融的氯化鎂得到金屬鎂。分析上述轉化過程，可知反應中沒有涉及置換反應，D不正確，其余選項都是正確的，答案選D。
（2）由于石灰乳中的Ca(OH)₂為微溶物，所以制得的Mg(OH)₂不純凈，因此步驟②不夠合理。
Ⅱ．（1）鋁是活潑的金屬，作負極，空氣在正極通入，所以正極電極反應式是O₂ + 4e^－+2H₂O 4OH^－。
（2）鋁熱反應的正確操作是：在混合物上面加入少量氯酸鉀固體，中間插入一根用砂紙打磨過的鎂條并點燃鎂條，反應的化學方程式是2Al+Fe₂O₃Al₂O₃+2Fe。
（3）鋁熱劑中和氫氧化鈉溶液反應的是單質Al，所以反應的化學方程式是
2Al+2NaOH+2H₂O＝2NaAlO₂+3H₂↑。氫氣的物質的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，因此根據方程式可知，Al的物質的量是0.1mol，質量是2.7g。發生鋁熱反應后生成單質鐵的物質的量是0.1mol，因此鐵再和酸反應生成的氫氣是0.1mol，所以所得氣體的體積比等于2︰3。
點評：在鋁熱反應的有關計算中，應該利用電子的得失守恒進行有關計算，但在該題中，由于鐵和稀硫酸反應失去2個電子，而不是3個電子，所以如果直接利用電子得失守恒則很容易得出1︰1的錯誤結論。因此在具體的計算中，還需要具體問題具體分析，靈活運用。