Question

7．镁和铝的单质及化合物在生产生活中有广泛的用途．
（1）向集满CO₂的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起．上述实验过程中发生的主要离子反应有CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O、2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属．工业上可由金红石（TiO₂） 制取单质Ti，涉及的步骤为：TiO₂→TiCl₄$→_{800℃，Ar}^{Mg}$．第二步反应的化学方程式为2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{Ar}$2MgCl₂+Ti，该反应在Ar气氛中进行的理由是防止Mg被氧化．
（3）化合物Mg₅Al₃（OH）₁₉（H₂O）₄可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：
□Mg₅Al₃（OH）₁₉（H₂O）₄$\stackrel{△}{→}$□MgO+□Al₂O₃+□H₂O（配平该方程式）
①写出该化合物作阻燃剂的依据反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气．（写出一条依据即可）
②用离子方程式表示除去MgO、Al₂O₃混合物中Al₂O₃的原理Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）向集满CO₂的铝罐中加入过量氢氧化钠，首先CO₂与氢氧化钠反应，发生反应为：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O，表现为铝罐变瘪；接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应生成氢气，发生反应为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，则罐壁又重新凸起；因铝罐表面有氧化膜Al₂O₃，则又能够发生反应：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，据此进行解答；
（2）镁与四氯化钛发生置换反应生成单质钛和氯化镁；在Ar气氛中进行的理由是防止镁被氧化；
（3）根据质量守恒配平如下：2Mg₅Al₃（OH）₁₉（H₂O）₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$27H₂O↑+10MgO+3Al₂O₃ ，
①分解反应是吸热反应且生成的氧化镁、氧化铝的熔点高；
②氧化镁是碱性氧化物，氧化铝是两性氧化物，依据二者性质不同除去．

解答 解：（1）向集满CO₂的铝罐中加入过量氢氧化钠，首先CO₂与氢氧化钠反应，发生反应为：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O，表现为铝罐变瘪；
接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应生成氢气，发生反应为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，则罐壁又重新凸起；
因铝罐表面有氧化膜Al₂O₃，则又能够发生反应：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案为：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）镁与四氯化钛发生置换反应生成单质钛和氯化镁，反应方程式为：2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{Ar}$2MgCl₂+Ti；在Ar气氛中进行的理由是防止镁被氧化，故答案为：2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{Ar}$2MgCl₂+Ti；防止Mg被氧化；
（3）根据质量守恒配平如下：2Mg₅Al₃（OH）₁₉（H₂O）₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$27H₂O↑+10MgO+3Al₂O₃ ，故答案为：2；10；3；27H₂O；
①分解反应是吸热反应，降低温度，生成的氧化镁和氧化铝都是熔点很高的氧化物，附着表面会阻止燃烧，水蒸气稀释空气．
故答案为：反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气；
②氧化镁是碱性氧化物溶于酸，氧化铝是两性氧化物溶于酸、溶于碱，加入氢氧化钠溶解后过滤除去，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

点评 本题考查了镁铝化合物性质，盐类水解的原理应用，主要是氧化镁、氧化铝性质的熟练掌握，题目难度不大．