- 铝的化学性质和冶炼
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某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu2（OH）2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾（CuSO4·5H2O）、无水AlCl3和铁红的过程如下图所示：
（1）在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是 。
（2）溶液2中含有的金属阳离子是 ；气体2的成分是 。
（3）溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是 。
（4）固体2制取CuSO4溶液有多种。 如在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是 。
（5）溶液1转化为溶液4的一系列过程，不能简化为“向溶液1中+加试剂C→溶液4”，理由是 。
（6）直接加热AlCl3·6H2O不能得到无水AlCl3。SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体。AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3，反应的化学方程式是 。
正确答案
(1）2Al+2OH-+2H2O＝AlO2-+3H2↑（1分） (2)Fe2+ （2分） CO2和H2（2分）
(3）4Fe2++8OH-+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓（2分） (4)2Cu+4H++O2=Cu2++2H2O（1分）
(5)若溶液4中将混有试剂A中的阳离子（如Na+等），而使AlCl3溶液不纯净（2分）
（6）AlCl3·6H2O +6SOCl2 =AlCl3+12HCl+6SO2↑（2分）
试题分析：（1）根据转化图可知，固体1最终生成胆矾和铁红，这说明固体1中含有铁和铜两种元素。所以试剂A应该是氢氧化钠溶液，则生成的气体应该是铝和氢氧化钠反应生成的氢气，反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O＝AlO2-+3H2↑。
（2）固体2最终得到胆矾，这说明固体2是铜，则试剂B不应该是碱液。根据气体2和氢氧化钠溶液反应又有气体1产生，这说明试剂B应该是硫酸，气体2中含有CO2和氢气，而溶液2中含有亚铁离子。
（3）固体3是氢氧化铁，则溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O＝4Fe(OH)3↓。
（4）铜和稀硫酸不反应，但氧气能氧化单质铜生成氧化铜，进而生成硫酸铜，反应的方程式是2Cu+4H++O2＝Cu2++2H2O。
（5）溶液1中含有偏铝酸钠，试剂C是盐酸。如果向溶液1中+加试剂C→溶液4”，则溶液4中将混有试剂A中的阳离子（如Na+等），而使AlCl3溶液不纯净。
（6）氯化铝水解，所以直接加热得不到氯化铝，需要在氯化氢的气氛中加热。SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体，所以根据原子守恒可知，该气体应该是二氧化氯，则反应的方程式是AlCl3·6H2O +6SOCl2＝AlCl3+12HCl+6SO2↑。4·5H2O）、无水AlCl3和铁红的流程图的有关判断
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力。该类试题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识。它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。
下图表示各物质之间的转化关系。已知：
Ⅰ. A是无色液体，L是不溶于稀硝酸的白色沉淀，E、F、H、J、X、Y、Z是气体；
Ⅱ. G、X、Y、Z是单质，其他是化合物，其中Y呈黄绿色、H呈红棕色，E和F都极易溶解于水，二者相遇会有白烟生成；
Ⅲ. B和C都是由一种金属与一种非金属元素组成的化合物，其中非金属元素相同且质量分数B中是28%，组成B的金属元素原子核外的K层和M层电子数相同。
请按要求填空：
（1）写出下列物质的电子式：A______________，X______________。
（2）上述反应中属于工业上制取硝酸的反应有(填写反应代号)_______________。
（3）写出下列物质的化学式：B______________，C______________。
（4）反应④的化学方程式为______________________。
（5）保持容器的温度和体积不变，在反应③刚好完全反应时，反应前后容器的压强之比为 。
正确答案
(2)⑤⑥⑦（3分）
(3)Mg3N2 AgN3 （4分 ）
(4)Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O （2分）
(5)5:7 （2分 ）
略
（6分）钠、铝和铁是三种重要的金属。请回答：
（1）三种金属中，____既能与盐酸又能与氢氧化钠溶液反应，且生成物均为盐和氢气。写出该物质与氢氧化钠溶液反应的化学方程式__________________________________
（2）三种金属在一定条件下均能与水发生反应。其中，铁与水蒸气反应的化学方程式为_______________________________。
钠与水反应时可观察到的实验现象有__________（填序号）。在实验室中，通常将金属钠保存在 中；钠与水反应的化学方程式为___________________________
a. 钠沉入水底 b.钠熔成小球 c. 钠四处游动 d.溶液变为红色
正确答案
（1）铝（Al） 2Al+2NaOH+ 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
（2）3Fe＋4H2O(g）= Fe3O4＋4H2 b c 2Na+2H2O===2NaOH +H2↑
试题分析：（1）铝既能与盐酸又能与氢氧化钠溶液反应，且生成物均为盐和氢气；钠与盐酸反应生成物均为盐和氢气，而与氢氧化钠溶液反应，生成物均为碱和氢气；铁与盐酸反应生成物均为盐和氢气，而不与碱反应。
（2）铁与水蒸气反应生成黑色的磁性氧化铁，即四氧化三铁（Fe3O4），还有氢气，方程式为：3Fe＋4H2O(g）= Fe3O4＋4H2。钠的密度比水小且熔点较低，钠与水反应是放热反应，因此现象为：附在水面上，因有氢气生成，所以钠四处游动，还熔化成小球，如水中滴加酚酞，因有碱生成，所以溶液会变红色。金属钠是非常活泼的金属，所以把钠密闭保存在煤油中，煤油的密度小于钠的密度，所以钠沉到煤油的底部，隔绝空气和水蒸气。钠与水反应方程式为：2Na+2H2O===2NaOH +H2↑。
点评：本题主要考查了常见金属的有关性质知识，完成此题，要熟记和理解金属的性质及用途、常见金属的特性及其应用等相关知识，进行选择或解答即可。
（10分） A、B、C、D是由前18号元素组成的四种常见化合物，D为红棕色气体，甲、乙是两种单质，这些单质和化合物之间存在如下反应关系：
（1）上述转化过程中包含的反应类型为 。
a置换反应 b化合反应 c分解反应 d复分解反应
（2）乙在甲中燃烧，当有1 mol e－转移，生成液态A时，放出142.9 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式： 。
（3）反应③在一定条件下为可逆反应，经过一段时间该反应达到平衡，写出该反应的化学方程式： 。若将3 mol甲和4 mol C混合充入容积为2 L的密闭容器中，2分钟后，达到平衡。平衡后混合气总物质的量为6 mol，甲的化学反应速率为 。将该平衡混和物缓慢通入水中得到1L溶液，所得溶液物质的量浓度是____________。
正确答案
（1）b、c
（2）H2(g ) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ；△H="-285.8" kJ/mol
（3）2 NO + O2
D为红棕色气体，即NO2；
由“乙在甲中燃烧生成液态A”可推得甲为氧气，A为水，乙为氢气；
C与甲（氧气）可生成NO2，可猜测C为氮气或NO；而甲（氧气）与B可生成C与A（水），可知B为氨气：4NH3＋5O2
（1）涉及反应为：2H2＋O2
（2）反应2H2＋O2
（3）反应：2 NO + O2
初n： 4 3 0
△n： 2x x 2x
平衡n： 4—2x 3—x 2x
4—2x+3—x+2x=6，x=1
v(甲)=
由反应NO+NO2+O2+H2O=2HNO3可知生成硝酸为4mol，浓度为4mol/L
合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al－Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为____________________________________。
焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0 g Cu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，结合题图信息推断该合金中除铜外一定含有________。
正确答案
(1)①第三周期第ⅢA族 CO2 ②Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可得分)
(2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或CaO (3)①83.1% ②Al、Ni
本题围绕金属材料命题，要根据题目设问的角度，联系相关知识解答。(1)①Al元素在周期表中的第三周期第ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2发生的反应为2AlO2—＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32—。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)金属在海水中主要发生吸氧腐蚀；炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO将SiO2转化为CaSiO3而除去。(3)①因加入过量的氨水会发生反应Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0.5 mol，据Al元素守恒可知Al的质量为13.5 g，则Cu的质量为66.5 g，Cu的质量分数约为83.1%。②由图像可知，Fe3＋在pH≈1.9时开始沉淀，在pH≈3.2时沉淀完全，依次类推。pH＝3.4时才开始出现沉淀，说明溶液中没有Fe3＋，则一般也无Fe2＋，因为Fe2＋在空气中会被氧化成Fe3＋，此时的沉淀为Al(OH)3；pH＝7.0时过滤出的沉淀为Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0时过滤出的沉淀为Ni(OH)2。
点拨：知识：金属材料、元素在周期表中的位置、铝的化合物的性质；金属的冶炼与腐蚀；混合物的计算及金属离子沉淀的pH。能力：运用所学相关知识分析问题生解决问题的能力。试题难度：中等。
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