Question

14．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，从海水中可得到多种化工原料和产品．
Ⅰ．海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一．从海水中制取镁，某同学设计了如下流程步骤：

（1）写出向海水中加入石灰乳后发生反应的离子方程式：Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺．
（2）下列说法不正确的是bc（填代号） a．此法的优点之一是原料来源丰富
b．电解MgCl₂溶液制镁是由于镁是很活泼的金属
c．以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应．
Ⅱ．（1）铝、空气、海水可组成一种电池，广泛用于制造航标灯．此电池负极的电极反应为Al-3e^-=Al³⁺．
（2）铝热还原法是冶炼熔点较高的金属的一种重要方法，焊接钢轨即用到此法．将干燥的氧化铁粉末和铝粉均匀混合后放入纸漏斗中（漏斗已事先用水润湿），并架在铁架台上，下面放置一个盛有沙子的蒸发皿．请写出引发铝热反应的操作在铝热剂的上面加少量KClO₃，中间插上镁条并将其点燃．
（3）为确定某铝热剂（氧化铁粉末和铝粉）中铝的质量分数，进行下列实验．
若取10.8g 样品，向其中加入足量的NaOH 溶液，测得生成的气体（标准状况）体积为3.36L，样品中铝的质量分数是25%．

Answer 1

分析 Ⅰ、海水加入石灰乳沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，在盐酸溶液中浓缩蒸发得到结晶水合物，氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁，电解熔融氯化镁得到镁，
（1）向海水中加入石灰乳后反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙，石灰乳不能写成离子形式；
（2）从海水中制取镁主要存在以下的转化过程：MgCl₂ $\stackrel{石灰乳}{→}$Mg（OH）₂ $\stackrel{盐酸蒸发浓缩}{→}$MgCl₂•6H₂O$\stackrel{HCl气流中加热}{→}$MgCl₂ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg，利用此过程所涉及的反应和相关信息得出正确结论；
Ⅱ、（1）原电池工作时，铝为负极，被氧化，电极方程式为Al-3e^-=Al³⁺；
（2）Fe₂O₃与Al粉混合物发生铝热反应，实质是置换反应，生成铁和氧化铝，引发铝热反应是用铝热剂的上面加少量KClO₃，中间插上镁条并将其点燃，氧化铁和铝之间发生反应生成金属铁和氧化铝，反应的化学方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（3）铝和NaOH反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=0.15mol，根据化学方程式计算．

解答 解：Ⅰ、（1）向海水中加入石灰乳后反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙，石灰乳不能写成离子形式，反应的离子方程式为：Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺，
故答案为：Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（2）a、原料来源于海水，故原料来源丰富，故a正确；
b、镁是很活泼的金属，可用电解熔融氯化镁的电解法制得，电解氯化镁溶液不能得到金属镁，故b错误；
c、①为分解反应和化合反应，②为复分解反应，③为复分解反应，④为分解反应，整个变化过程中无置换反应，故c错误，
故答案为：bc；
Ⅱ、（1）负极发生氧化反应，Al失去电子生成铝离子，电极反应式为：Al-3e^-═Al³⁺，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，
故答案为：Al-3e^-=Al³⁺；
（2）Fe₂O₃与Al粉混合物发生铝热反应，实质是置换反应，生成铁和氧化铝，方程式为：2Al+Fe₂O₃═2Fe+Al₂O₃，引发铝热反应的实验操作是在铝热剂的上面加少量KClO₃，中间插上镁条并将其点燃，
故答案为：在铝热剂的上面加少量KClO₃，中间插上镁条并将其点燃；
（3）铝和NaOH反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol                                      3mol
n（Al）                               0.15mol
n（Al）=0.1mol，
m（Al）=27g/mol×0.1mol=2.7g，
ω（Al）=$\frac{2.7g}{10.8g}$×100%=25%，
故答案为：25%．

点评 本题考查铝热反应以及化学方程式的计算，题目难度中等，本题注意铝热反应的原理，注意相关方程式的书写以及物质的量应用于化学方程式的计算方法．