- 铝的化学性质和冶炼
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某课外兴趣小组为探究某种铝合金（合金元素为Mg Al）是否符合国家质量标准（国家规定其中铝含量不能低于78%），设计右图装置进行实验．
（1）如何检验该装置的气密性______．
（2）合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式______．
（3）倾斜左边装置使氢氧化钠溶液（足量）与ag合金粉末（固体M）充分反应，待反应停止后，进入量气管气体的体积为VmL（已折算成标准状况）．若量气管最大量程为50mL．，则固体M中铝的质量（mA1）范围为______．
（4）若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积______ （填“＞”“＜”“=”）VmL．
（5）若a=38mg，V=44.8mL（标准状况），请通过计算说明该合金是否符合国家标准（不写计算过程）______ （填“符合”或“不符合”）．
正确答案
（1）检验装置的气密性常用方法为利用气体的热胀冷缩或液封气体形成液面高度差，由装置图可知适合选择液封气体形成液面高度差，检验该装置气密性的方法为：安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装量密封，
故答案为：安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装量密封；
（2）铝与氢氧化钠、水反应生成四羟基合铝酸钠、氢气，反应离子方程式为2OH-+2Al+6H2O═2[Al（OH）4]-+3H2↑，
故答案为：2OH-+2Al+6H2O═2[Al（OH）4]-+3H2↑；
（3）量气管最大量程为50mL，则产生氢气的增大体积为50mL，所以氢气的最大物质的量为
故答案为：0＜mAl＜0.04g；
（4）Mg、Al都与盐酸反应生成氢气，改用盐酸生成氢气的体积增大，故答案为：＞；
（5）44.8mL氢气的物质的量为
有一无色透明溶液，可能含Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Na＋、CO32-、Cl－、NO3-等离子中的若干种。现做如下实验：
一、取少量该溶液，滴入用硝酸酸化的AgNO 3溶液，有白色沉淀生成。
二、另取部分溶液，加入氢氧化钠，有白色沉淀产生，加入氢氧化钠的量与生成白色沉淀的量可用下图表示。
试推断：
（1）该溶液中一定存在__________ ____，一定不存在________________。
（2）由图可知白色沉淀共有__________种，分别是__________________（填化学式），其物质的量比为 。
（3） 写出图中a
正确答案
（1）Al3＋、Mg2＋、Cl－ ； Fe3＋、CO32-
（2）2； Al(OH)3、Mg(OH)2 ； 1:1
（3）Al(OH)3+ OH－
试题分析：由于溶液是无色透明的，所以，首先排除Fe3＋的存在，因为Fe3＋的溶液呈棕黄色。取少量该溶液，滴入用硝酸酸化的AgNO 3溶液，有白色沉淀生成，说明该溶液中一定存在Cl－，因为只有AgCl白色溶液是不溶于稀HNO3的。另取部分溶液，加入氢氧化钠溶液，现象为先有沉淀，后沉淀消失，说明原溶液中一定存在Al3＋、Mg2＋，同时排除了CO32-的存在，因为Al3＋、Mg2＋与CO32--会反应，不能大量共存。而Na＋与NO3-存不存在都对整个现象无影响。当沉淀的量达到最高时，再加入氢氧化钠溶液，沉淀部分消失，其原因是生成的氢氧化铝沉淀是两性氢氧化物，能与氢氧化钠溶液继续反应生成偏铝酸钠和水，而氢氧化镁沉淀则不能与氢氧化钠溶液反应。
硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等。工业上以铝灰为原料（主要成分为Al，含少量Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、MgO等）制备硝酸铝的工艺流程如下：
已知：Al（OH）3沉淀和溶解的pH如下表：
回答下列问题：
（1）碱溶时，发生主反应的离子方程式为________________________________。
（2）工艺流程中第一次加入硝酸调pH＝7.0的目的是__________________________________________________________。
pH＝7.0时，溶液中c（Al3＋）＝________（通常条件下，Ksp[Al（OH）3]＝1.3×10－33）。
（3）若忽略杂质跟酸、碱的反应，则在碱溶、调pH＝7.0、酸溶过程中，理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1（NaOH）∶n2（HNO3）∶n3（HNO3）＝________。
（4）现用1 t铝灰制硝酸铝晶体[Al（NO3）3·9H2O]，最后生产出7.5 t硝酸铝晶体，若生产过程中铝元素的损失率为10%，计算铝灰中铝元素的质量分数。
正确答案
（1）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑
（2）使Al（OH）3沉淀完全 1.3×10－12 mol·L－1
（3）1∶1∶3
（4）60%
（1）注意铝灰的主要成分为Al，主要反应是铝与碱的反应。（2）结合流程图可知，调节pH＝7.0时，过滤得到的沉淀再加HNO3，得硝酸铝，可知沉淀为Al（OH）3。c（Al3＋）＝
（4）设铝元素的质量分数为x
Al ～ Al（NO3）3·9H2O
27 375
1 t×（1－10%）×x 7.5 t
解得：x＝0.6（或60%）
化学对人类社会进步和发展的贡献之一是研制和发现了各种材料，例如金属就是我们生活中不可或缺的重要材料．请根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题：
（1）铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币．铜常用于制造货币的原因可能是______．
A．铜的熔点不是太高，易于冶炼、铸造成型B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀
C．我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术D．自然界有大量的游离态的铜
（2）铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸碱破坏，若将氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）A．铜的熔点不是太高，易于冶炼、铸造成型，可应用于制造货币，故A正确；
B．铜的性质不活泼，不与空气中的水氧气等反应，不易被腐蚀，故B正确；
C．我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术，利用Fe与硫酸铜反应生成Cu，故C正确；
D．自然界有大量铜矿，开采后提炼Cu，故D错误；
故答案为：ABC；
（2）氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，该反应为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案为：Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O．
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝_______________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。
正确答案
(1)Al2O3(铝土矿)＋2NaOH＋3H2O=2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3、2Al(OH)3
(4)CH3OCH3＋3H2O=2CO2＋12H＋＋12e－ 12
本题考查了物质的工业制备原理、热化学及电化学知识，意在考查考生综合分析问题和解决问题的能力。(1)工业上用铝土矿制备较高纯度Al2O3的方法是先用NaOH溶解铝土矿得到NaAl(OH)4(或NaAlO2)溶液，然后再向溶液中通入过量CO2得到Al(OH)3沉淀，最后加热Al(OH)3即可得到Al2O3。(2)与CO转化有关的反应有反应(ⅰ)、反应(ⅲ)，这两个反应中的甲醇、H2O又出现在反应(ⅳ)中，故当反应(ⅳ)消耗甲醇时，有利于反应(ⅰ)向右进行，提高CO转化率；当反应(ⅳ)中生成较多的水时，能促使反应(ⅲ)向右进行，提高CO转化率。(3)由于CO与H2直接制备二甲醚的反应是一个放热反应，因此温度升高，反应向逆反应方向移动，从而使CO的转化率降低。(4)放电时，二甲醚中的碳元素转化为CO2，先写出CH3OCH3－12e－―→2CO2，再结合电荷守恒、质量守恒配平后得：CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋。由能量密度单位知，能量密度是指1 kg物质在反应中所能提供的电量，故有1 kg二甲醚物质的量为1 000/46 mol，它共失去的电子为12×1 000/46 mol，故其能量密度为1.20 V×12×
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