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,其相关反应的热化学方程式如下:
Al
2O
3(s)+AlC
13(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g)△H=a kJ•mol
-13AlCl(g)=2Al(l)+AlC
13(g)△H=b kJ•mol
-1①反应Al
2O
3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=
kJ•mol
-1(用含a、b 的代数式表示).
②Al
4C
3是反应过程中的中间产物.Al
4C
3 与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃) 的化学方程式为
.
(2)镁铝合金(Mg
17Al
12 )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Mg
17Al
122+17H
2=17MgH
2+12Al.得到的混合物Y(17MgH
2+12Al)在一定条件下可释放出氢气.
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①熔炼制备镁铝合金(Mg
17Al
12)时通入氩气的目的是
.
②在6.0mol•L-1HCl 溶液中,混合物Y 能完全释放出H
2.1mol Mg
17 Al
12 完全吸氢后得到的混合物Y 与上述盐酸完全反应,释放出H
2 的物质的量为
.
③在0.5mol•L-1NaOH 和1.0mol•L
-1 MgCl
2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
(填化学式).
(3)铝电池性能优越,Al-AgO 电池可用作水下动力电源,其原理如图2所示.该电池反应的化学方程式为
.
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废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:
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(1)①铜帽溶解时加入H
2O
2 的目的是
(用化学方程式表示).②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H
2O
2 除去.除去H
2O
2 的简便方法是
.
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H
2O
2 后溶液中Cu
2+的含量.实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu
2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na
2S
2O
3标准溶液滴定至终点.上述过程中反应的离子方程式如下:摇摇2Cu
2++4I
-=2CuI(白色)↓+I
2 2S
2O
32-+I
2=2I
-+S
4O
62-①滴定选用的指示剂为
,滴定终点观察到的现象为
.
②若滴定前溶液中的H
2O
2 没有除尽,所测定的Cu
2+含量将会
(填“偏高”、“偏低”或“不变”).
(3)已知pH>11 时Zn(OH)
2 能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)
4]
2-.下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH.
| 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 5.9 | 8.9 |
实验中可选用的试剂:30%H
2O
2、1.0mol•L
-1HNO
3、1.0mol•L
-1NaOH.由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:
①
;②
;③过滤;④
;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧.
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