Question

【题目】兴趣小组的同学对铝的相关知识进行探究。

（知识回顾）

（1）铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。下列说法不正确的是 _____。

A 铝原子的中子数为13

B 铝离子核外有三个电子层

C 化合物中铝元素通常显+3价

D 铝可作导线是由于它具有良好的导电性

（铝的冶炼）

工业上常用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝，工艺流程如图。氧化铝是两性氧化物，与酸、碱都能发生反应，Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O。请回答以下问题：

（2）试剂X是_________选填氢氧化钠溶液或盐酸）。

（3）反应①后过滤所得的沉淀是___________。

（4）写出反应②的化学方程式___________________。

（定性研究）

（提出问题）如图所示装置中铝和稀盐酸反应可以制取氢气，那么铝能否与水反应生成氢气呢？

（查阅资料）

物质	钠与水	铝与水	汞与水
能否发生反应	能反应	能反应	不反应

（交流与讨论）

（5）铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，起到保护膜的作用。如生活中可用铝壶烧水。铝与氧气反应的化学方程式为_____________。

（6）除去铝表面氧化铝薄膜的方法有（举一例）_______。除上述方法外，还可以将铝片浸入氯化汞( HgCl2)溶液中，形成铝汞齐（铝汞合金）破坏铝表面致密的氧化膜且防止其重新生成。

（实验探究）

（7）将铝片完全浸入氯化汞(HgCl2)溶液中1分钟左右，取出，立即用流水冲洗干净后加入到蒸馏水中（如图），其表面生成大量气泡、周围出现白色沉淀。若关闭导管上的活塞K，反应停止，其原理是_____________。

（8）在导管口a处涂肥皂水，发现导管口有气泡形成，当气泡离开导管后，气泡______（填“下沉”或“上升”），用燃着的木条点燃气泡，发出爆鸣声。

（实验结论）

（9）铝能与水反应生成氢气。写出铝与水反应生成氢氧化铝和氢气的化学方程式____________。

（定量研究）兴趣小组取8g铝镁合金样品，将30g氢氧化钠溶液平均分成三份依次加入样品中（镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑），充分反应后，过滤出固体，将其洗涤、干燥、称量，得实验数据如下：

所加氢氧化钠溶液的次数	第一次	第二次	第三次
剩余固体的质量/g	5.3	2.6	2.0

（10）该合金中，镁与铝的质量比为 _____。

（11）所用氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为多少？（写出计算过程）____

Answer 1

【答案】AB 氢氧化钠溶液 Fe2O3 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 4Al+3O2=2Al2O3 用砂纸打磨 关闭活塞K，容器内压强增大，把液体压回烧杯，固体与液体分离，反应停止 上升 4Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑ 1:3 40%

【解析】

(1) A、根据图1可知，铝原子的质子数为13，故A错误；

B、根据图2可知，铝原子核外有三个电子层，故B错误；

C 铝原子的最外层电子数为3，在化学变化中容易失去3个电子，在化合物中铝元素通常显+3价，正确；

D 铝可作导线是由于它具有良好的导电性，正确；

[铝的冶炼]

（2）氧化铝是两性氧化物，与酸、碱都能发生反应，杂质氧化铁能与酸反应，不能与碱反应，试剂X选用氢氧化钠溶液；

（3）氧化铝是两性氧化物，与酸、碱都能发生反应，杂质氧化铁能与酸反应，不能与碱反应，反应①后过滤所得的沉淀是Fe2O3；

（4）反应②的化学方程式NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3；

[交流与讨论]

(5)铝与氧气反应的化学方程式为4Al+3O2=2Al2O3；

(6)除去铝表面氧化铝薄膜的方法有用砂纸打磨；

[实验探究]

(7)将铝片完全浸入氯化汞(HgCl2)溶液中1分钟左右，取出，立即用流水冲洗干净后加入到蒸馏水中（如图5），其表面生成大量气泡、周围出现白色沉淀。若关闭导管上的活塞K，反应停止，其原理是：关闭活塞K，容器内压强增大，把液体压回烧杯，固体与液体分离，反应停止；

(8)导管口a生成的是氢气，氢气密度比空气小，a处涂肥皂水，当气泡离开导管后，气泡上升；

[实验结论]

（9）铝与水反应生成氢氧化铝和氢气的化学方程式为：4Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑；

[定量研究]

（10）剩余固体的质量2g为金属镁，金属铝的质量为8g-2g=6g，故该合金中，镁与铝的质量比为2:6=1:3；

（11）解：设10g氢氧化钠溶液中溶质的质量为x

x=4g

所用氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为 。