Question

合金是建筑航空母舰的主体材料．
（1）航母升降机可由铝合金制造．
①铝元素在周期表中的位置是______，工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______．
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al₂O₃膜，其化学方程式为______．焊接过程中使用的保护气为______（填化学式）．
（2）航母舰体材料为合金钢．
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为______．
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为______．
（3）航母螺旋浆主要用铜合金制造．
①80.0g Cu-Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀39.0，则合金中Cu的质量分数为______．
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节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．结合题如图信息推断该合金中除铜外一定含有______．

Answer 1

解：（1）①Al的核外电子层数为3，最外层电子数为3，因此位于周期表中第三周期第ⅢA族；
工业冶炼铝的原料是Al₂O₃，由铝土矿中提取Al₂O₃的方法一般是将铝土矿溶于NaOH溶液，使Al转化为AlO₂^-，然后通入CO₂气体使AlO₂^-转化为Al（OH）₃沉淀，然后再将Al（OH）₃沉淀加热即可得到Al₂O₃，
故答案为：第三周期第ⅢA族；CO₂；
②氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，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：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（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，故答案为：吸氧腐蚀；
②冶炼过程可加入CaCO3或CaO与硅形成硅酸盐，作为炉渣除去从而降低硅含量，故答案为：CaCO₃或CaO；
（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×=13.5g，故该合金中铜的质量分数为=83.1%，故答案为：83.1%；
②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时过滤除去Ni（OH）₂，因此该铜合金中还含Al、Ni，故答案为：Al、Ni．
分析：（1）①铝是13号元素，铝原子由3个电子层，最外层电子数为3，据此确定在周期表中的位置；
将铝土矿溶于NaOH溶液，处理转化为偏铝酸盐，除去杂质，再通入二氧化碳，生成氢氧化铝，加热氢氧化铝可得氧化铝；
②氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水；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CaCO₃或CaO，硅形成硅酸盐，作为炉渣除去从而降低硅含量；
（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=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；
②pH=3.4时开始出现沉淀为Al（OH）₃，pH=8.0时过滤除去Ni（OH）2，因此该铜合金中还含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．