Question

【題目】興趣小組的同學(xué)對鋁的相關(guān)知識進行探究。

（知識回顧）

（1）鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)的形式存在于氧化鋁中。下列說法不正確的是 _____。

A 鋁原子的中子數(shù)為13

B 鋁離子核外有三個電子層

C 化合物中鋁元素通常顯+3價

D 鋁可作導(dǎo)線是由于它具有良好的導(dǎo)電性

（鋁的冶煉）

工業(yè)上常用鋁土礦（主要成分為Al2O3，含Fe2O3雜質(zhì)）為原料冶煉鋁，工藝流程如圖。氧化鋁是兩性氧化物，與酸、堿都能發(fā)生反應(yīng)，Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O。請回答以下問題：

（2）試劑X是_________選填氫氧化鈉溶液或鹽酸）。

（3）反應(yīng)①后過濾所得的沉淀是___________。

（4）寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式___________________。

（定性研究）

（提出問題）如圖所示裝置中鋁和稀鹽酸反應(yīng)可以制取氫氣，那么鋁能否與水反應(yīng)生成氫氣呢？

（查閱資料）

物質(zhì)	鈉與水	鋁與水	汞與水
能否發(fā)生反應(yīng)	能反應(yīng)	能反應(yīng)	不反應(yīng)

（交流與討論）

（5）鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，起到保護膜的作用。如生活中可用鋁壺?zé)�水。鋁與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

（6）除去鋁表面氧化鋁薄膜的方法有（舉一例）_______。除上述方法外，還可以將鋁片浸入氯化汞( HgCl2)溶液中，形成鋁汞齊（鋁汞合金）破壞鋁表面致密的氧化膜且防止其重新生成。

（實驗探究）

（7）將鋁片完全浸入氯化汞(HgCl2)溶液中1分鐘左右，取出，立即用流水沖洗干凈后加入到蒸餾水中（如圖），其表面生成大量氣泡、周圍出現(xiàn)白色沉淀。若關(guān)閉導(dǎo)管上的活塞K，反應(yīng)停止，其原理是_____________。

（8）在導(dǎo)管口a處涂肥皂水，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管口有氣泡形成，當(dāng)氣泡離開導(dǎo)管后，氣泡______（填“下沉”或“上升”），用燃著的木條點燃氣泡，發(fā)出爆鳴聲。

（實驗結(jié)論）

（9）鋁能與水反應(yīng)生成氫氣。寫出鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氣的化學(xué)方程式____________。

（定量研究）興趣小組取8g鋁鎂合金樣品，將30g氫氧化鈉溶液平均分成三份依次加入樣品中（鎂與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑），充分反應(yīng)后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

所加氫氧化鈉溶液的次數(shù)	第一次	第二次	第三次
剩余固體的質(zhì)量/g	5.3	2.6	2.0

（10）該合金中，鎂與鋁的質(zhì)量比為 _____。

（11）所用氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為多少？（寫出計算過程）____

Answer 1

【答案】AB 氫氧化鈉溶液 Fe2O3 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 4Al+3O2=2Al2O3 用砂紙打磨 關(guān)閉活塞K，容器內(nèi)壓強增大，把液體壓回?zé)�杯，固體與液體分離，反應(yīng)停止 上升 4Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑ 1:3 40%

【解析】

(1) A、根據(jù)圖1可知，鋁原子的質(zhì)子數(shù)為13，故A錯誤；

B、根據(jù)圖2可知，鋁原子核外有三個電子層，故B錯誤；

C 鋁原子的最外層電子數(shù)為3，在化學(xué)變化中容易失去3個電子，在化合物中鋁元素通常顯+3價，正確；

D 鋁可作導(dǎo)線是由于它具有良好的導(dǎo)電性，正確；

[鋁的冶煉]

（2）氧化鋁是兩性氧化物，與酸、堿都能發(fā)生反應(yīng)，雜質(zhì)氧化鐵能與酸反應(yīng)，不能與堿反應(yīng)，試劑X選用氫氧化鈉溶液；

（3）氧化鋁是兩性氧化物，與酸、堿都能發(fā)生反應(yīng)，雜質(zhì)氧化鐵能與酸反應(yīng)，不能與堿反應(yīng)，反應(yīng)①后過濾所得的沉淀是Fe2O3；

（4）反應(yīng)②的化學(xué)方程式NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3；

[交流與討論]

(5)鋁與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Al+3O2=2Al2O3；

(6)除去鋁表面氧化鋁薄膜的方法有用砂紙打磨；

[實驗探究]

(7)將鋁片完全浸入氯化汞(HgCl2)溶液中1分鐘左右，取出，立即用流水沖洗干凈后加入到蒸餾水中（如圖5），其表面生成大量氣泡、周圍出現(xiàn)白色沉淀。若關(guān)閉導(dǎo)管上的活塞K，反應(yīng)停止，其原理是：關(guān)閉活塞K，容器內(nèi)壓強增大，把液體壓回?zé)�杯，固體與液體分離，反應(yīng)停止；

(8)導(dǎo)管口a生成的是氫氣，氫氣密度比空氣小，a處涂肥皂水，當(dāng)氣泡離開導(dǎo)管后，氣泡上升；

[實驗結(jié)論]

（9）鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氣的化學(xué)方程式為：4Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑；

[定量研究]

（10）剩余固體的質(zhì)量2g為金屬鎂，金屬鋁的質(zhì)量為8g-2g=6g，故該合金中，鎂與鋁的質(zhì)量比為2:6=1:3；

（11）解：設(shè)10g氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為x

x=4g

所用氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為 。