Question

8．铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛．
（1）真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的化学方程式如下：
Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）=3AlCl（g）+3CO（g）     3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）
①AlCl₃的作用是催化剂．
②Al₄C₃是反应过程中的中间产物．Al₄C₃与盐酸反应的化学方程式为Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑．
（2）镁铝合金（Mg₁₇Al₁₂ ）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得．该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg₁₇Al₁₂+17H₂=17MgH₂+12Al．得到的混合物Y（17MgH₂+12Al）在一定条件下可释放出氢气．
①熔炼制备镁铝合金（Mg₁₇Al₁₂）时通入氩气的目的是防止Mg Al被空气氧化．
②在6.0mol•L^-1 HCl溶液中，混合物Y 能完全释放出H₂．1mol Mg₁₇Al₁₂ 完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H₂的物质的量为52mol．
③在0.5mol•L^-1 NaOH和1.0mol•L^-1 MgCl₂两种溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X射线衍射谱图如下图1所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）．在上述NaOH 溶液中，混合物Y 中产生氢气的主要物质是Al（填化学式）．反应的离子方程式为2Al+6H₂O=2Al（OH）₃+3H₂↑．
（3）铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如上图2所示．该电池反应的化学方程式为2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根据总反应的特点判断氯化铝的作用；
②Al₄C₃中C元素化合价为-4价，Al₄C₃与盐酸反应生成甲烷；
（2）①镁、铝是亲氧元素，易被氧气氧化；
②释放出的H₂ 包括Mg₁₇Al₁₂吸收的氢，还包括镁、铝和盐酸反应生成的氢气；
③由图象可知，在氢氧化钠溶液中，充分反应后，固体中存在大量的MgH₂，说明Mg在碱性条件下不反应，反应后铝的含量较小，且生成大量的氢氧化铝；
（3）该原电池中，铝易失去电子作负极，则银是正极，负极上铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，正极上氧化银得电子生成银，据此写出电池反应式．

解答 解：（1）①由反应可知氯化铝和碳在氯化铝催化作用下生成铝和CO，氯化铝起到催化剂的作用，故答案为：催化剂；
②Al₄C₃中C元素化合价为-4价，Al₄C₃与盐酸反应生成甲烷，反应的方程式为Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑，故答案为：Al₄C₃+12HCl=4AlCl₃+3CH₄↑；
（2）①镁、铝都是活泼的金属单质，容易被空气中的氧气氧化，通入氩气作保护气，以防止二者被氧化，故答案为：防止Mg Al被空气氧化；
②1molMg₁₇Al₁₂完全吸氢17mol，在盐酸中会全部释放出来，镁铝合金中的镁和铝都能与盐酸反应生成H₂，生成氢气的物质的量分别为17mol、18mol，则生成氢气一共（17+17+12×$\frac{3}{2}$）mol=52mol，故答案为：52mol；
③由图象可知，在氢氧化钠溶液中，充分反应后，固体中存在大量的MgH₂，说明Mg在碱性条件下不反应，反应后铝的含量较小，且生成大量的氢氧化铝，说明铝在碱性条件下生成氢氧化铝和氢气，反应的离子方程式为2Al+6H₂O=2Al（OH）₃+3H₂↑，故答案为：Al；2Al+6H₂O=2Al（OH）₃+3H₂↑；
（3）铝做负极，失电子被氧化，在碱性溶液中生成NaAlO₂，氧化银做正极，得电子被还原为Ag，电解质溶液为NaOH溶液，所以其电池反应式为2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O，故答案为：2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O．

点评 本题以铝为题材，综合考查物质的性质与制备，为高考常见题型，侧重考查盖斯定律、铝及其化合物的性质以及电化学反应方程式，意在考查考生阅读新信息，处理新情况的能力，电极反应式的书写是易错点，难度较大．