Question

【題目】鋁、氧化鋁、氫氧化鋁等在工業上用途廣泛。

(1)用原子結構知識解釋Al的金屬性比Na弱：Al與Na在元素周期表中位于同一周期，_________________，Al的金屬性比Na弱。

(2)結合化學用語，用化學平衡知識解釋，氫氧化鋁既溶于強酸溶液，又溶于強堿溶液：_______________________。

(3)Al2O3是制備二甲醚（CH3OCH3）的反應中的重要催化劑。

已知由H2、CO制備二甲醚過程為：

CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1

寫出由H2、CO制備二甲醚的總的熱化學方程式____________。

工業上以鋁土礦（主要成分是氧化鋁，含氧化鐵、氧化鎂、二氧化硅、氧化銅等雜質）為原料提取鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的無機化工流程如圖：

[已知：該條件下NaOH溶液與二氧化硅反應非常緩慢，在工業生產時不必考慮]

(4)固體A為________________________________。

(5)寫出反應②的離子方程式為___________________________。

(6)反應④所得的鋁材中，往往含有少量的鐵和硅等雜質，可用電解精煉法進一步提純，該電解池中陽極的電極反應式為__________________，下列可作陰極材料的是 ______

A．鋁材 B．石墨 C．純鋁 D．鉛板

(7)鋁土礦中Al2O3的含量為40.8％，要使1t鋁土礦中的Al2O3全部溶解理論上至少需要NaOH的質量為________t。

Answer 1

【答案】核電荷數Al〉Na，原子半徑Al〈Na，失電子能力Al〈Na Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇強酸時，Al(OH)3電離出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇強堿時，Al(OH)3電離出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氫氧化鋁既溶于強酸溶液，又溶于強堿溶液。 2CO(g)＋4H2(g)= CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 Fe2O3、MgO、CuO AlO2－ + CO2 +2H2O === Al(OH)3↓ + HCO3－ Al－3e－=== Al3+ C 0.32 t

【解析】

(1)同一周期元素從左到右，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，金屬性逐漸減弱；

(2) Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇強酸時，Al(OH)3電離出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇強堿時，Al(OH)3電離出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移；

(3) 根據蓋斯定律，結合所給反應熱化學方程式解答；

(4)~(7)由題給信息可以知道，鋁土礦加入過量NaOH溶液可將鋁與其它雜質分離，結合“NaOH溶液與二氧化硅反應非常緩慢，在工業生產時不必考慮”可以知道，所得固體A含有SiO2、Fe2O3、MgO、CuO，濾液Ⅰ含有NaAlO2，通入過量Y生成氫氧化鋁沉淀，則Y為CO2，濾液Ⅱ為NaHCO3溶液，灼燒氫氧化鋁生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁可生成Al，以此解答。

（1）Al與Na在元素周期表中位于同一周期，核電荷數Al〉Na，原子半徑Al〈Na，失電子能力Al〈Na，所以Al的金屬性比Na弱；

因此，本題正確答案是：核電荷數Al〉Na，原子半徑Al〈Na，失電子能力Al〈Na；

（2）Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇強酸時，Al(OH)3電離出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇強堿時，Al(OH)3電離出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氫氧化鋁既溶于強酸溶液，又溶于強堿溶液；

因此，本題正確答案是：Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇強酸時，Al(OH)3電離出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇強堿時，Al(OH)3電離出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氫氧化鋁既溶于強酸溶液，又溶于強堿溶液；

（3）根據蓋斯定律：第一個反應式×2＋第二個反應得出：2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H=(－90.1×2－24.5)kJ·mol－1=－204.7kJ·mol－1。

因此，本題正確答案是：2CO(g)＋4H2(g)= CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 ；

(4)由分析可以知道固體A為Fe2O3、MgO、CuO，

因此，本題正確答案是：Fe2O3、Mg、CuO；
(5)反應②為偏鋁酸鈉與過量二氧化碳的反應，生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為AlO2－ + CO2 +2H2O === Al(OH)3↓ + HCO3－，
因此，本題正確答案是：AlO2－ + CO2 +2H2O === Al(OH)3↓ + HCO3－；
(6)在電解池中陽極發生氧化反應，金屬失去電子，電極反應式為Al－3e－=== Al3+，電解精煉鋁應以純鋁作陰極材料，故選C，

因此，本題正確答案是：Al－3e－=== Al3+；C；
(7)鋁土礦中Al2O3的含量為40.8％，1t鋁土礦中的Al2O3的物質的量為=4000mol，與氫氧化鈉溶液發生Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，由方程式可以知道需要8000molNaOH，質量為=0.32t，
因此，本題正確答案是：0.32t。