- 铝的物理性质
- 共2330题
钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。
（1）Al(NO3)3是制备钠硫电池部件的原料之一。由于Al(NO3)3容易吸收环境中的水分，需要对其进行定量分析。具体步骤如下图所示：
①加入试剂a后发生反应的离子方程式为 。
②操作b为 ，操作c为 。
③Al(NO3)3待测液中，c (Al3+) = mol·L-1（用m、v表示）。
（2）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na2Sx）分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷（可传导Na+）为电解质，其反应原理如下图所示：
①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在 范围内（填字母序号）。
a．100℃以下 b．100℃～300℃ c．300℃～350℃ d．350℃～2050℃
②放电时，电极A为 极。
③放电时，内电路中Na+的移动方向为 （填“从A到B”或“从B到A”）。
④充电时，总反应为Na2Sx="2Na" + xS（3
正确答案
（1）① Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3+3NH4+
②过滤洗涤 灼烧 冷却 ③1000m/51v
（2）① c ②负 ③ 从A到B ④ Sx-2e-=xS
（1）①根据操作流程可知实验原理是，Al(NO3)3和氨水反应生成Al(OH)3，离子方程式是Al3++3NH3。H2O=Al(OH)3+3NH4+。
②氢氧化铝经过滤、洗涤、灼烧后生成三氧化二铝，冷却后称量。
③ n（Al2O3）="m/102" mol，则n[Al（NO3）3]="2" n（Al2O3）="m/51" mol
c[Al(NO3)3]= n[]/10-3V="1000m/51v" mol/L；
（2）①原电池工作时，控制温度应满足Na和S处在熔融状态，则控制温度是低于444.6℃,高于115℃,选择c符合题意。
②原电池放电时，Na是负极被氧化。
③在原电池内部，阳离子向正极移动，即A到B；
④原电池充电时，是电解池变化，阳极反应为Sx-2e-=Xs
下列转化关系中，X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质，A、B是氧化物，A呈红棕色，C、D、E是中学常见的三种化合物。分析转化关系回答问题：
（1）请写出反应①的化学方程式___________________________________________。
（2）检验D溶液中Y离子的方法是_____________________________________。
（3）若试剂a是NaOH溶液，写出单质X与NaOH溶液反应的离子方程式______________________________。
（4）若试剂b是H2SO4，工业上用E、H2SO4和NaNO2为原料制取高效净水剂Y（OH）SO4，已知还原产物为NO，则该反应的化学方程式是_____________________________________________________________________。
（5）工业上电解熔融的B制取X时，若阳极产生的气体在标准状况下的体积为33.6 m3，则阴极产物的质量为________kg。
正确答案
（1）Fe2O3＋2Al
（2）取少量D溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，则证明有Fe3＋
（3）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑
（4）2FeSO4＋H2SO4＋2NaNO2=2Fe（OH）SO4＋Na2SO4＋2NO↑
（5）54
根据题意A为Fe2O3，X为铝，通过铝热反应生成氧化铝（B）和铁（单质Y）；D与Fe反应生成E，则试剂b为盐酸，D、E分别是铁盐和亚铁盐。（4）E为FeSO4（铁的化合价为＋2价）→Fe（OH）SO4（铁的化合价为＋3价），而NaNO2（氮的化合价为＋3价）→NO（氮的化合价为＋2价）。根据电子得失守恒、质量守恒定律即可配平反应化学方程式。（5）阳极反应：2O2－－4e－=O2↑，33.6 m3的氧气物质的量为1 500 mol，转移电子数为6 000 mol，阴极反应：Al3＋＋3e－=Al，故可以得到2 000 mol的Al，质量为：2 000 mol×27 g·mol－1＝54 000 g＝54 kg。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图：
结合流程图回答下列问题：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。煤的干馏产物__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼过程中采取的措施是________________________________________________________________________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是__________________________________________________________。
（4）工业上制取金属镁采取电解熔融MgCl2的方法，电解反应方程式为_________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？________________________________________________________________________。
正确答案
（1）Al2O3 碳（各2分）
（2）加入冰晶石(Na3AlF6)（2分）
（3）阳极生成的O2与碳发生反应（3分）
（4）MgCl2(熔融)
试题分析：这是一道关于铝的综合十查题，铝的熔点高，要熔化，得加入助熔剂冰晶石。电解过程中，阳极上产生的氧气能和碳反应生成二氧化碳，而消耗掉碳，因此阳极上的碳要定期补充。氯化铝是共价化合物，易升华。
（15分） “材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义。请回答下列问题：
（1）无机非金属材料。高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：
①写出步骤I的化学方程式：_______________________________________。
②步骤II经过冷凝得到的SiHCl3（沸点为33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点为57.6℃）和HCl（沸点为-84.7℃），提纯SiHCl3的实验方法是__________________________。
（2）磁性材料。这种材料一般含有铁元素，铁是用途最为广泛的金属，也较为活泼，所以从它的使用开始就不断实施着对它的使用开始就不断实施着对它的防护。最常见的铁制品腐蚀就是电化学腐蚀，请写出最为普遍的电化学腐蚀的负极反应式：_______________________。
（3）激光材料。我国是激光技术先进的国家，红宝石（Al2O3）是最早用于产生激光的材料，它是一种两性氧化物，请用离子方程式加以说明：______ _ 、______________。
（4）高分子材料。它可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。一种新型高效净水剂[Al Fe (OH)n Cl6-n]m就属于无机高分子材料，它广泛应用生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为________；一种合成纤维腈纶，又称“人造羊毛”，由丙烯腈（CH2=CH-CN）为原料聚合生成，请写出生成该有机高分子材料的化学方程式： _____________________。
（5）合金材料。14g铜银合金与一定量某浓度的硝酸完全反应后，将放出的气体与1.12L（标准状况下）O2混合通入水中，恰好全部被水吸收，则合金中铜的质量为_______g。
正确答案
（1）①SiO2＋2C
（4）＋3
（5）3.2g
（1）①高温下，碳能还原二氧化硅生成硅，方程式为SiO2＋2C
②由于SiHCl3（沸点为33.0℃）和SiCl4（沸点为57.6℃）沸点相差比较大，所以可以通过蒸馏进行提纯。
（2）钢铁主要发生电化学腐蚀，铁作负极，失去电子，方程式为Fe－2e－=Fe2＋。
（3）两性氧化物既能溶于酸生成盐和水，又能溶于碱生成盐和水，所以方程式为Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－=2AlO2－＋H2O。
（4）根据化学式可知，负价总计是－6，而铝是＋3价的，所以铁是＋3价的。丙烯腈中含有碳碳双键，能发生加聚反应，生成高分子化合物，方程式为
（5）反应中产生的气体是氮氧化物，和氧气反应生成的是硝酸，所以合金所失去的电子相当于被氧气得到，即转移电子是1.12L÷22.4L/mol×4＝0.2mol。合金中铜、银的物质的量分别是x、y，则2x＋y＝0.2、64x＋108y＝14，解得x＝0.05mol，y＝0.1mol，所以铜的质量是3.2g。
把一定质量的镁、铝混合物投入到1mol•L-1的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入1mol•L-1的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如图所示．则：
（1）金属铝的质量为______g
（2）a的取值范围是______ml．
（3）n（Mg）/n（Al）的最大值是______．
正确答案
（1）根据图可知，首先发生的反应是中和过量的酸：H++OH-=H2O，然后是沉淀两种金属离子：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓、Al3++3OH-=Al（OH）3↓，最后是Al（OH）3的溶Al（OH）3+OH-=[Al（OH）4]-，从横坐标80mL到90mL这段可以求出n（Al（OH）3）=0.01mol，则n（Al）=n（Al（OH）3）=0.01mol，即为0.27g，
故答案为：0.27；
（2）假设盐酸溶解金属后不剩，这种情况下，酸恰好与合金反应完全，即a=0，通过极值法，当合金中完全是铝时，因为沉淀Al3+需要NaOH溶液的体积为30mL，从图可知，中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为50mL，但是假设不成立，最大值是不存在的，所以的取值范围为 0≤a＜50，
故答案为：0≤a＜50；
（3）n（Al）=n（Al（OH）3）=1mol•L-1×0.01L=0.01mol，所以沉淀Al3+需要的OH-为0.03mol，即NaOH溶液的体积为30mL，镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为80-a，若假设盐酸不剩，所以沉淀Mg2+需要NaOH溶液的体积最大值为50mL，求出n （Mg）的最大值为0.025mol，所以该合金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为2.5，
故答案为：2.5．
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