专题3实验探究Al及其化合物的性质与实验探究

实验探究Al及其化合物的性质与实验探究铝的化学性质比较活泼，可以与酸、碱、盐都发生反应，有的反应比较复杂可能涉及多个反应。某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCl2溶液中产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色［视其主要成分为Cu2(OH)2CO3］【实验探究1】按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个（是离子反应的只写离子方程式）置换反应；化合反应。（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是。解释此现象的离子方程式是。(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式表示）。②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是。解析（1）由CuCl2溶液中Cu2+的水解使溶液呈酸性，所以会有2Al+6H+2Al3++3H2↑,也有2Al+3Cu2+2Al3++3Cu;单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色，化学方程式可写成：2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3。（2）用石墨作电极,电解AlCl3溶液,电解的方程式为：2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑持续电解,电解水,阴极：2H2O+2e-H2↑+2OH-电解从而使阴极区OH-浓度增大，所以会看到有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失。（3）①类似于铝热反应②根据题意可写出离子方程式：MnO2+H2O2+2H+Mn2++O2↑+2H2O答案（1）2Al+6H+2Al3++3H2↑或2Al+3Cu2+2Al3++3Cu2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3（2）生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解至消失Al3++3OH-Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH-+2H2O（3）①3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3②MnO2+H2O2+2H+Mn2++O2↑+2H2O2lOA【实验探究2】某研究小组探究MgCl2和AlCl3混合溶液中加入氢氧化钠溶液生成沉淀及沉淀溶解的情况，实验过程中可能用到的仪器与药品如下：过滤装置，烧杯，滴管，0.5mol/LMgCl2、AlCl3各100mL,1mol/LNaOH溶液，1mol/L盐酸探究一：实验开始时产生沉淀的成分【假设一】实验开始时产生的沉淀是Mg(OH)2【假设二】【假设三】实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3和Mg(OH)2基于假设二成立，请利用下表完成实验过程：实验步骤预期实验现象预期实验结论探究二：何时产生氢氧化镁沉淀实验步骤实验现象实验结论①另取0.5mol/LMgCl2、AlCl3溶液各30mL于不同烧杯中②向0.5mol/LAlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至刚好反应完全产生沉淀，沉淀增多，沉淀溶解，沉淀消失产生氢氧化铝沉淀，加过量的氢氧化钠溶液后氢氧化铝又溶解③将MgCl2溶液全部倒入②反应后的溶液中产生大量白色沉淀请用离子方程式表示上述实验步骤③的结论：。由探究一、二分析可知，当向相同浓度的MgCl2、AlCl3混合溶液中滴加氢氧化钠溶液时产生沉淀及沉淀溶解情况是。解析探究一：因该实验条件下能够生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，但可能二者溶解能力不同，形成沉淀有先后，故可有三种假设：先生成Mg(OH)2沉淀、先生成Al(OH)3沉淀、两种沉淀同时生成。若假设二成立：实验开始时产生的沉淀为Al(OH)3，故可设计实验进行验证，具体见参考答案。探究二：②反应后的溶液中含有大量，加入Mg2+可看到有沉淀生成，说明Mg2+与发生水解反应，产生Mg(OH)2和Al(OH)3沉淀；因探究一中假设二正确，由此可得出以下结论：先生成氢氧化铝沉淀，再生成氢氧化镁沉淀，最后是氢氧化铝沉淀溶解。2lOA2lOA答案探究一：实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3实验步骤预期实验现象预期实验结论①分别取30mL0.5mol/LMgCl2、AlCl3溶液于烧杯中，充分混合②向混合溶液中滴入2滴酚酞溶液，逐滴加入0.1mol/LNaOH溶液当溶液中生成大量的白色絮状沉淀后溶液的颜色不变产生的沉淀可能是氢氧化铝或氢氧化镁或二者混合物③将上述混合液过滤，洗涤，再向滤渣中加入过量的6mol/LNaOH溶液滤渣全部溶解产生的沉淀只有氢氧化铝探究二：2+Mg2++4H2OMg(OH)2↓+2Al(OH)3↓先生成氢氧化铝沉淀，然后生成氢氧化镁沉淀，最后是氢氧化铝沉淀溶解2lOA返回