Question

13．鋁是地殼中含量最多的金屬元素，其單質(zhì)和化合物廣泛應(yīng)用于日常生活中．
（1）鋁粉和鐵的氧化物（FeO•Fe₂O₃）可配成鋁熱劑用于焊接鋼軌，反應(yīng)的化學(xué)方程式是8Al+3FeO•Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．
（2）NaOH溶液可以除去鋁表面的氧化膜，在處理過程中常會產(chǎn)生H₂，產(chǎn)生H₂的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）工業(yè)上鋁土礦（Al₂O₃•H₂O）為原料生產(chǎn)鋁，主要包括下列過程：
i．將粉粹、篩選后的鋁土礦溶解在NaOH溶液中；
ii．加入過量的試劑A使所得溶液中析出Al（OH）₃固體；
iii．使Al（OH）₃脫水生成Al₂O₃；
iv．電解熔融Al₂O₃生成Al．
鋁土礦粉粹的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，試劑A的化學(xué)式是CO₂．
電解熔融Al₂O₃時，加入冰晶石，其作用是降低反應(yīng)混合物熔點，節(jié)約能源．
（4）明礬化學(xué)式為KAl（SO₄）₂•12H₂O，向明礬溶液中加入Ba（OH）₂溶液，當(dāng)溶液中的SO₄^2-恰好沉淀時，鋁元素的存在形式是AlO₂^-．
（5）美國普度大學(xué)研究開發(fā)出一種利用鋁鎵（鎵：Ga）合金制取氫氣的新工藝（如圖所示）．
i．寫出常溫下鋁鎵合金產(chǎn)生氫氣的化學(xué)方程式2AlGa+3H₂O=Al₂O₃+2Ga+3H₂↑．
ii．下列有關(guān)該工藝的說正確的是BCD．
A．該過程中，能量的轉(zhuǎn)化形式只有兩種
B．鋁鎵合金可以循環(huán)使用
C．鋁鎵合金的熔點比金屬鋁低
D．該工藝可利用太陽能分解水．

Answer 1

分析 （1）鋁熱反應(yīng)實質(zhì)是鋁粉和鐵的氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵和氧化鋁；
（2）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏氯酸鈉和氫氣；
（3）鋁土礦粉粹是增大固體與溶液接觸面積，加快反應(yīng)速率，氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏氯酸鈉，加入過量的試劑A使所得溶液中析出Al（OH）₃固體，碳酸酸性大于氫氧化鋁，說明是通入二氧化碳生成；電解熔融Al₂O₃時，氧化鋁熔點高耗能高，加入冰晶石會降低反應(yīng)物熔點分析；
（4）設(shè)明礬KAl（SO₄）₂•12H₂O為1mol，則溶液中含有1molK⁺、1molAl³⁺、2molSO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，當(dāng)溶液中的SO₄^2-完全沉淀時，需要2molBa²⁺，即2molBa（OH）₂，2molBa（OH）₂中含有4molOH^-，1molAl³⁺和4molOH^-發(fā)生反應(yīng)：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；鋁元素的存在形式為：AlO₂^-；
（5）i、依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中物質(zhì)分析判斷，鋁鎵合金和水反應(yīng)生成氧化鋁、鎵和氫氣；
ii、A．工藝流程中，太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?br />B．前邊操作中用的物質(zhì)，在后續(xù)操作中又得到該物質(zhì)，則該物質(zhì)就可循環(huán)使用；
C、合金熔點低于各成分；
D、根據(jù)反應(yīng)物與最終產(chǎn)物，據(jù)此整個過程實質(zhì)是水分解生成氫氣與氧氣，該工藝中總反應(yīng)為：2H₂O=H₂↑+O₂↑；

解答 解：（1）鋁粉和鐵的氧化物（FeO•Fe₂O₃）可配成鋁熱劑用于焊接鋼軌，鋁粉和鐵的氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵和氧化鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為
8Al+3FeO•Fe₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，
故答案為：8Al+3FeO•Fe₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（2）NaOH溶液可以除去鋁表面的氧化膜，在處理過程中常會產(chǎn)生H₂，鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏氯酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）鋁土礦粉粹是增大固體與溶液接觸面積，加快反應(yīng)速率，氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏氯酸鈉，加入過量的試劑A使所得溶液中析出Al（OH）₃固體，碳酸酸性大于氫氧化鋁，說明是通入二氧化碳生成；電解熔融Al₂O₃時，氧化鋁熔點高耗能高，加入冰晶石會降低反應(yīng)物熔點，節(jié)約能源，
故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，CO₂，降低反應(yīng)混合物熔點，節(jié)約能源；
（4）設(shè)明礬KAl（SO₄）₂•12H₂O為1mol，則溶液中含有1molK⁺、1molAl³⁺、2molSO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，當(dāng)溶液中的SO₄^2-完全沉淀時，需要2molBa²⁺，即2molBa（OH）₂，2molBa（OH）₂中含有4molOH^-，1molAl³⁺和4molOH^-發(fā)生反應(yīng)：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
鋁元素的存在形式為：AlO₂^-．
故答案為：AlO₂^-；
（5）i、依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中物質(zhì)分析判斷，鋁鎵合金和水反應(yīng)生成氧化鋁、鎵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2AlGa+3H₂O=Al₂O₃+2Ga+3H₂↑，
故答案為：2AlGa+3H₂O=Al₂O₃+2Ga+3H₂↑；
ii、A．工藝流程中，太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，該過程中，能量的轉(zhuǎn)化形式不只有兩種，故A錯誤；
B．前邊操作中用的物質(zhì)，在后續(xù)操作中又得到該物質(zhì)，則該物質(zhì)就可循環(huán)使用，轉(zhuǎn)化關(guān)系中鋁鎵合金反應(yīng)最后生成可以循環(huán)使用，故B正確；
C、合金熔點低于各成分，鋁鎵合金的熔點比金屬鋁低，故C正確；
D、根據(jù)反應(yīng)物與最終產(chǎn)物，據(jù)此整個過程實質(zhì)是水分解生成氫氣與氧氣，該工藝中總反應(yīng)為：2H₂O=H₂↑+O₂↑D正確，該工藝可利用太陽能分解水，故D正確，故選BCD．
故答案為：2AlGa+3H₂O=Al₂O₃+2Ga+3H₂↑，BCD．

點評 本題考查了鎂鋁性質(zhì)的分析判斷，物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)物判斷，流程分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．