Question

【题目】铝、氧化铝、氢氧化铝等在工业上用途广泛。

(1)用原子结构知识解释Al的金属性比Na弱：Al与Na在元素周期表中位于同一周期，_________________，Al的金属性比Na弱。

(2)结合化学用语，用化学平衡知识解释，氢氧化铝既溶于强酸溶液，又溶于强碱溶液：_______________________。

(3)Al2O3是制备二甲醚（CH3OCH3）的反应中的重要催化剂。

已知由H2、CO制备二甲醚过程为：

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

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

写出由H2、CO制备二甲醚的总的热化学方程式____________。

工业上以铝土矿（主要成分是氧化铝，含氧化铁、氧化镁、二氧化硅、氧化铜等杂质）为原料提取铝、氧化铝、氢氧化铝的无机化工流程如图：

[已知：该条件下NaOH溶液与二氧化硅反应非常缓慢，在工业生产时不必考虑]

(4)固体A为________________________________。

(5)写出反应②的离子方程式为___________________________。

(6)反应④所得的铝材中，往往含有少量的铁和硅等杂质，可用电解精炼法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为__________________，下列可作阴极材料的是 ______

A．铝材 B．石墨 C．纯铝 D．铅板

(7)铝土矿中Al2O3的含量为40.8％，要使1t铝土矿中的Al2O3全部溶解理论上至少需要NaOH的质量为________t。

Answer 1

【答案】核电荷数Al〉Na，原子半径Al〈Na，失电子能力Al〈Na Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇强酸时，Al(OH)3电离出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇强碱时，Al(OH)3电离出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氢氧化铝既溶于强酸溶液，又溶于强碱溶液。 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)同一周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱；

(2) Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇强酸时，Al(OH)3电离出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇强碱时，Al(OH)3电离出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移；

(3) 根据盖斯定律，结合所给反应热化学方程式解答；

(4)~(7)由题给信息可以知道，铝土矿加入过量NaOH溶液可将铝与其它杂质分离，结合“NaOH溶液与二氧化硅反应非常缓慢，在工业生产时不必考虑”可以知道，所得固体A含有SiO2、Fe2O3、MgO、CuO，滤液Ⅰ含有NaAlO2，通入过量Y生成氢氧化铝沉淀，则Y为CO2，滤液Ⅱ为NaHCO3溶液，灼烧氢氧化铝生成氧化铝，电解熔融的氧化铝可生成Al，以此解答。

（1）Al与Na在元素周期表中位于同一周期，核电荷数Al〉Na，原子半径Al〈Na，失电子能力Al〈Na，所以Al的金属性比Na弱；

因此，本题正确答案是：核电荷数Al〉Na，原子半径Al〈Na，失电子能力Al〈Na；

（2）Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇强酸时，Al(OH)3电离出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇强碱时，Al(OH)3电离出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氢氧化铝既溶于强酸溶液，又溶于强碱溶液；

因此，本题正确答案是：Al(OH)3在水中存在如下平衡：AlO2－+H++H2O Al(OH)3Al3++3OH－遇强酸时，Al(OH)3电离出的OH－被中和，使溶液中c（OH－）降低，平衡右移；遇强碱时，Al(OH)3电离出的H+被中和，使溶液中c（H+）降低，平衡左移。所以，氢氧化铝既溶于强酸溶液，又溶于强碱溶液；

（3）根据盖斯定律：第一个反应式×2＋第二个反应得出：2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H=(－90.1×2－24.5)kJ·mol－1=－204.7kJ·mol－1。

因此，本题正确答案是：2CO(g)＋4H2(g)= CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 ；

(4)由分析可以知道固体A为Fe2O3、MgO、CuO，

因此，本题正确答案是：Fe2O3、Mg、CuO；
(5)反应②为偏铝酸钠与过量二氧化碳的反应，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为AlO2－ + CO2 +2H2O === Al(OH)3↓ + HCO3－，
因此，本题正确答案是：AlO2－ + CO2 +2H2O === Al(OH)3↓ + HCO3－；
(6)在电解池中阳极发生氧化反应，金属失去电子，电极反应式为Al－3e－=== Al3+，电解精炼铝应以纯铝作阴极材料，故选C，

因此，本题正确答案是：Al－3e－=== Al3+；C；
(7)铝土矿中Al2O3的含量为40.8％，1t铝土矿中的Al2O3的物质的量为=4000mol，与氢氧化钠溶液发生Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，由方程式可以知道需要8000molNaOH，质量为=0.32t，
因此，本题正确答案是：0.32t。