铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题:（1）工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属

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铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题:
（1）工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na₃AlF₆)熔融体的方法冶炼得到金属铝:
2Al₂O₃

4Al+3O₂↑加入冰晶石的作用:_______________________________。
（2）上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,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.铅板　　 D.纯铝

（3）阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应式为__________________________________。
（4）在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是____________ 。
（5）下列说法正确的是　　　　。
A. 阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B. 铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C. 铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降
D. 铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色

答案

（1）降低Al₂O₃熔点（2分）
（2）Al- 3e^-= Al³⁺（2分） D（2分）
（3）2 Al- 6e^-+ 3H₂O = Al₂O₃+ 6H⁺（2分）
（4）铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。（3分）
（5）B、D（4分）

解析

试题分析：（1）氧化铝熔点较高，电解时能耗大，加入冰晶石可以降低Al₂O₃熔化的温度，减少能耗；（2）结合课本所学电解粗铜制精铜，粗铜作阳极、精铜作阴极可知：粗铝作阳极发生氧化反应，电极方程式为;Al- 3e^-= Al³⁺,纯铝作阴极，选择D答案；（3）铝在阳极发生氧化反应形成氧化铝，电极反应为：2Al- 6e^-+ 3H₂O = Al₂O₃+ 6H⁺；（4）铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。（5）B、D

举一反三

铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
【探究一】实验方案：铝镁合金

测定剩余固体质量，实验中发生反应的化学方程式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
实验步骤：
(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L^-1 NaOH溶液中，充分反应。NaOH溶液的体积V≥＿＿＿＿＿＿。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将＿＿＿＿＿＿(填“偏高”或“偏低”)。
【探究二】实验方案：铝镁合金

测定生成气体的体积实验装置：
问题讨论：

(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是：＿＿＿＿＿(填“需要”或“不需要”)。
(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【探究三】
实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：
(1)欲计算镁的质量分数，该实验中还需测定的数据是＿＿＿＿＿＿。
(2)若用空气(不考虑CO₂)代替O₂进行实验，对测定结果有何影响? ＿＿＿＿＿(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

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某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A1₂O₃,还含有SiO₂及铁的氧化物)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:

(1)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有           ;洗涤沉淀的操作是                                                                        。
(2)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式:                                                                                                                               ,此方案中所用药品的物质的量之比是:n(Al)∶n(H₂SO₄)∶n(NaOH) =       。
(3)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由                                                       。

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由Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样品进行下列实验(部分产物略去):

(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上层清液,通入CO₂,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式)                                    。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO₃溶液,则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是                                                。
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是       。
(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)                 。
(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H₂O₂,溶液呈现蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I^-时,共转移3 mol电子,该反应的离子方程式是                                                          。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)                                                              。

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二甲醚(CH₃OCH₃)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H₂、CO和少量的CO₂)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(ⅰ)CO(g)＋2H₂(g)=CH₃OH(g)    ΔH₁＝－90.1 kJ·mol^－1
(ⅱ)CO₂(g)＋3H₂(g)=CH₃OH(g)＋H₂O(g)    ΔH₂＝－49.0 kJ·mol^－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)   ΔH₃＝－41.1 kJ·mol^－¹
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)    ΔH₄＝－24.5 kJ·mol^－1
回答下列问题：
(1)Al₂O₃是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al₂O₃)、压强为5.0 MPa的条件下，由H₂和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。

(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg^－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝_______________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×10⁶ J)。

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无水氯化铝是一种重要的催化剂，工业上由Al₂O₃制备无水氯化铝的反应为：2Al₂O₃(s)＋6Cl₂(g)

4AlCl₃(g)＋3O₂(g)　ΔH>0 。下列分析错误的是(　　)

A．增大反应体系的压强，反应速率可能加快

B．加入碳粉，平衡向右移动，原因是碳与O₂反应，降低了生成物的浓度且放出热量

C．电解熔融的Al₂O₃和AlCl₃溶液均能得到单质铝

D．将AlCl₃·6H₂O在氯化氢气流中加热，也可制得无水氯化铝

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