Question

目前流通的第五套人民币硬币材料分别为：1元硬币为铜芯镀镍合金，5角硬币为铜芯镀铜合金，1角硬币为硬铝合金．请回答：（题目中的百分含量均为质量分数）
（1）钢是含碳量为0.03%～2%的______（填物质类别名称）．
（2）如图所示的装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的溶液，电极及溶液如下表所示：

电极	a	b	c	d	e	f
	石墨	石墨	铜	钢	钢	铜
溶液	NaCl溶液		CuSO4溶液		CuSO4溶液

通电后电极a上可产生能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体．
①上述装置中M极为直流电源的______极（填“正”或“负”），电极b上发生的电极反应式为______．
②若在钢币上镀铜，应选择______烧杯（填“乙”或“丙”），当电极a上生成标准状况下气体2240mL时，理论上可在电极______（填字母）上镀铜______g．
（3）工业上以铝土矿（主要成分Al₂O₃?nH₂O，含少量的氧化铁和石英等杂质）为原料生产铝．为除去铝土矿样品中氧化铁和石英杂质，要将粉碎、筛选后的铝土矿样品溶解在足量的氢氧化钠溶液中处理，请写出有关反应的离子方程式______．
（4）已知硬铝中含Cu：2.2%～5%、Mg：0.2%～3%、Mn：0.3%～1.5%、Si：0.5%，其余是Al．1角硬币单枚质量为2.20克，若想制得1角硬币1百万枚，理论上至少需要含Al₂O₃ 90%的铝土矿约______吨（小数点后保留一位数字）．

Answer 1

解：（1）钢是含碳量为0.03%～2%的（铁）合金，故答案为：（铁）合金；
（2）①能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体是氯气，在阳极上氯离子失电子发生氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故M为正极，b为阴极，氢离子放电，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：正；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑）；
②镀铜时，应用含铜离子的溶液做电解质溶液；电极a上电极反应式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，当生成氯气的体积2240mL时，转移0.2mol电子，d极是阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-→Cu，当转移则0.2mol电子时，生成的铜为0.1mol，其质量为6.4g，故答案为：乙；d；6.4；
（3）氧化铁不与氢氧化钠反应，Al₂O₃和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠，故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（4）硬铝中含铝最多为：1-2.2%-0.2%-0.3%-0.5%=96.8%，1角硬币单枚质量为2.20克，1百万枚质量为2.20×1000000g=2.2吨，设需要含氧化铝90%的铝土矿的质量为x．
2Al₂O₃ 4Al+3O₂↑
204 108
90%?x
=
x=4.2t
故答案为：4.2．
分析：（1）合金是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质；
（2）①能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体是氯气，在阳极上氯离子失电子发生氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故M为正极，b为阴极，氢离子放电；
②镀铜时，应用含铜离子的溶液做电解质溶液；电极a上电极反应式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，当生成氯气的体积2240mL时，转移0.2mol电子，d极是阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-→Cu，当转移则0.2mol电子时，生成的铜为0.1mol；
（3）氧化铁不与氢氧化钠反应，Al₂O₃和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠；
（4）根据反应的方程式，由铝的质量求出铝土矿的质量．
点评：本题考查学生电解原理的有关知识，根据化学方程式的计算，注意在闭合回路中通过的电子数是相同的．