Question

2．辽宁舰航母入列到中国海军极大提升了中国的军心、民心，我国的国防从此又多了一把利器．
（1）航母升降机可由铝合金制造．
①铝合金硬度较纯铝的硬度大（填“大”或“小”）．工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，写出电解氧化铝炼铝的化学方程式2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al₂O₃膜，焊接过程汇总使用的保护气为Ar（填化学式）．
（2）航母舰体为合金钢．
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀的类型主要为吸氧腐蚀，写出此类腐蚀的正极反应式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
②舰母用钢由生铁冶炼而成，在炼钢过程中为降低生铁中碳的含量需加入的物质为氧气（或氧化亚铁等）．
（3）舰母螺旋桨主要用铜合金制造．
①80.0Cu•Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，则合金中Cu的质量分数为83.1%（保留一位小数）．
②某些金属离子形成氢氧化物沉淀的Ph如下表所示，为分析某铜合金的成分，用酸 将其完全溶解后，用NaOH溶液调pH．当pH=3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，结合表中信息推断该合金中除铜外一定含有Al、Ni．

金属离子	Fe2+	Fe3+	Al3-	Mg2+	Ni2+
开始沉淀的pH值	6.5	1.6	3.4	9.4	7.2
完全沉淀的pH值	9.7	3.2	5.4	12.4	9.3

Answer 1

分析 （1）①合金一般比纯金属的硬度大，电解氧化铝生成铝单质和氧气；②在焊接过程中为防止Al、Mg等金属发生氧化反应，需在Ar等惰性气体保护下焊接；
（2）①舰体的主要成分为钢铁（含少量碳的铁碳合金），海水基本为中性溶液，铁主要发生吸氧腐蚀；
②在炼铁过程中可以加入氧气或氧化亚铁，与C反应生成CO气体从而降低碳含量；
（3）①铜铝合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，铜离子转化为四氨合铜络离子加入溶液，过滤得到白色沉淀是氢氧化铝，根据n=$\frac{m}{M}$计算氢氧化铝的物质的量，再根据m=nM计算Al的质量，进而计算合金中Cu的质量，再根据质量分数定义计算；
②+2价铁会氧化为+3价铁，会在3.4前出现沉淀，pH=3.4时开始出现沉淀为Al（OH）₃，pH=8.0时过滤沉淀为Ni（OH）₂，因此该铜合金中还含Al、Ni．

解答 解：（1）①合金硬度比纯金属大，冶炼金属铝是电解氧化铝，方程式为：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，故答案为：大；2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；②在焊接过程中为防止Al、Mg等金属发生氧化反应，需在Ar等惰性气体保护下焊接，故答案为：Ar；
（2）①舰体的主要成分为钢铁（含少量碳的铁碳合金），因此在海水中因形成原电池发生吸氧腐蚀，正极为氧气放电，正极反应方程式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：吸氧腐蚀；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；②冶炼过程可加入O₂或FeO与碳反应生成CO从而降低碳含量，故答案为：氧气（或氧化亚铁等）；
（3）①Cu²⁺在过量氨水中易形成络离子，因此得到39.0g白色沉淀为Al（OH）₃沉淀，利用原子守恒可知80.0gCu-Al合金中含有m（Al）=27g/mol×$\frac{39g}{78g/mol}$=13.5g，故该合金中铜的质量分数为 $\frac{80g-13.5g}{80g}$=83.1%，故答案为：83.1%；
②+2价铁会氧化为+3价铁，会在3.4前出现沉淀，由图可知，结合题中信息可知开始出现沉淀为Al（OH）₃、pH=8.0时过滤沉淀Ni（OH）₂，因此该铜合金中还含Al、Ni，故答案为：Al、Ni．

点评 本题考查铝单质及其化合物性质、金属腐蚀、钢铁冶炼、离子沉淀溶度积、化学计算等，难度中等，综合性较大，需要学生具有扎实的基础．