Question

17．铝是地壳中含量最高的金属元素，铝及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛．
（1）铝的原子结构示意图是．
（2）三氧化二铝是一种两性氧化物，写出其与NaOH溶液反应的化学方程式Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O．
（3）工业上常用铝土矿（含SiO₂等杂质）生产铝．从Na₂SiO₃和NaAlO₂混合溶液中制得Al（OH）₃，需要从下列试剂中选择两种，最好选用的试剂组合是bd．
a．NaOH溶液   b．氨水   c．CO₂   d．盐酸
（4）如图表示将足量的CO₂不断通入NaOH、Ba（OH）₂、NaAlO₂的混合溶液中，生成沉淀与通入CO₂的量的关系，最先与CO₂发生反应的物质是Ba（OH）₂，ab段发生反应的离子方程式为CO₂+3H₂O+2AlO₂^-═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（5）某Mg-Al合金是一种潜在的贮氢材料.73.2g该合金恰好溶解于1.4L5.0mol•L^-1盐酸中，则合金中Mg和Al的物质的量之比为17：12．

Answer 1

分析 （1）铝原子外有三个电子层，最外层有3个电子，据此写出原子结构示意图；
（2）氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；
（3）利用过量盐酸和Na₂SiO₃和NaAlO₂混合溶液反应生成硅酸沉淀和氯化铝溶液，过滤后再滤液中加入过量的氨水生成氢氧化铝沉淀；
（4）只要通入CO₂，立刻就有沉淀BaCO₃产生；将Ba（OH）₂消耗完毕，接下来消耗NaOH，因而此段不会产生沉淀（即沉淀的量保持不变）；NaOH被消耗完毕，接下来又因二氧化碳足量，还可以继续与上面反应的产物Na₂CO₃、BaCO₃、反应，最后剩余沉淀为Al（OH）₃；
（5）结合Mg～2HCl、Al～3HCl及质量关系计算．

解答 解：（1）Al的原子序数为13，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，则原子结构示意图为，故答案为：；
（2）氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的化学方程式为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（3）利用过量盐酸和Na₂SiO₃和NaAlO₂混合溶液反应生成硅酸沉淀和氯化铝溶液，过滤后再滤液中加入过量的氨水生成氢氧化铝沉淀，选择试剂为盐酸和氨水，选bd，
故答案为：bd；
（4）通入CO₂，依次发生：CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O、CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O、CO₂+3H₂O+2NaAlO₂═2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃、CO₂+H₂O+Na₂CO₃═2NaHCO₃，BaCO₃+CO₂+H₂O=Ba（HCO₃）₂，
由以上反应可知，最先与CO₂发生反应的物质是Ba（OH）₂，ab段发生反应的离子方程式为：CO₂+3H₂O+2AlO₂^-═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案为：Ba（OH）₂；CO₂+3H₂O+2AlO₂^-═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（5）设Mg、Al的物质的量分别为x、y，则由Mg～2HCl、Al～3HCl可知，
$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=73.2}\\{2x+3y=1.4×5}\end{array}\right.$，解得x=1.7mol，y=1.2mol，则合金中Mg和Al的物质的量之比为1.7mol：1.2mol=17：12，
故答案为：17：12．

点评 本题考查铝的结构和性质，较为基础，能较好地培养学生良好的科学素养，学习中注意相关基础知识的积累，难度不大．