Question

18．合金是建筑航空母艦的主體材料．
（1）航母升降機可由鋁合金制造．
①鋁元素在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族，工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為CO₂．
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al₂O₃膜，其化學方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O．焊接過程中使用的保護氣為Ar（填化學式）．
（2）航母艦體材料為合金鋼．
①艦體在海水中發(fā)生的電化學腐蝕主要為吸氧腐蝕．
②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質為CaCO₃或CaO．
（3）航母螺旋漿主要用銅合金制造．
80.0g Cu-Al合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得到白色沉淀39.0，則合金中Cu的質量分數(shù)為83.1%．

Answer 1

分析 （1）①鋁是13號元素，鋁原子由3個電子層，最外層電子數(shù)為3，據(jù)此確定在周期表中的位置；
將鋁土礦溶于NaOH溶液，處理轉化為偏鋁酸鹽，除去雜質，再通入二氧化碳，生成氫氧化鋁，加熱氫氧化鋁可得氧化鋁；
②氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水；在焊接過程中為防止Al、Mg等金屬發(fā)生氧化反應，需在Ar等惰性氣體保護下焊接；
（2）①艦體的主要成分為鋼鐵（含少量碳的鐵碳合金），海水基本為中性溶液，鐵主要發(fā)生吸氧腐蝕；
②在煉鐵過程中可以加入CaCO₃或CaO，硅形成硅酸鹽，作為爐渣除去從而降低硅含量；
（3）銅鋁合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，銅離子轉化為四氨合銅絡離子加入溶液，過濾得到白色沉淀是氫氧化鋁，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算氫氧化鋁的物質的量，再根據(jù)m=nM計算Al的質量，進而計算合金中Cu的質量，再根據(jù)質量分數(shù)定義計算．

解答 解：（1）①Al的核外電子層數(shù)為3，最外層電子數(shù)為3，因此位于周期表中第三周期第ⅢA族；
工業(yè)冶煉鋁的原料是Al₂O₃，由鋁土礦中提取Al₂O₃的方法一般是將鋁土礦溶于NaOH溶液，使Al轉化為AlO₂^-，然后通入CO₂氣體使AlO₂^-轉化為Al（OH）₃沉淀，然后再將Al（OH）₃沉淀加熱即可得到Al₂O₃，
故答案為：第三周期第ⅢA族；CO₂；
②氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，反應方程式為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，在焊接過程中為防止Al、Mg等金屬發(fā)生氧化反應，需在Ar等惰性氣體保護下焊接，焊接過程中使用的保護氣是一種性質穩(wěn)定的氣體，可以用氬氣，故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；Ar；
（2）①艦體的主要成分為鋼鐵（含少量碳的鐵碳合金），因此在海水中因形成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：吸氧；
②冶煉過程可加入CaCO₃或CaO與硅形成硅酸鹽，作為爐渣除去從而降低硅含量，故答案為：CaCO₃或CaO；
（3）Cu²⁺在過量氨水中易形成絡離子，因此得到39.0g白色沉淀為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，故該合金中銅的質量分數(shù)為$\frac{80g-13.5g}{80g}$=83.1%，故答案為：83.1%．

點評 本題考查鋁單質及其化合物性質、金屬腐蝕、鋼鐵冶煉、離子沉淀溶度積、化學計算等，難度中等，綜合性較大，需要學生具有扎實的基礎．