Question

【題目】鋁及其化合物在生活、生產中有廣泛應用。

(1)Al與NaOH溶液能夠形成原電池，寫出該電池的負極反應式________。Al的原子結構示意圖為_______。不能電解A1的氯化物來生產Al，原因是________；

(2)Na3AlF6是冰晶石的主要成分，冰晶石常作工業冶煉鋁的助熔劑。工業上用HF、Na2CO3和A1(OH)3制備冰晶石。寫出制備冰晶石的化學方程式________。上述反應不能在玻璃容器中反應，其原因是__________(用化學方程式表示)。

(3)明礬[KA1(SO4)2·12H2O]常作凈水劑。在明礬溶液中滴加氫氧化鋇溶液至Al3+恰好完全沉淀，寫出該反應的離子方程式_______________。

(4)鋁合金廣泛用于建筑材料。等質量的鐵、鋁、硅組成的同種合金分別與足量鹽酸、足量燒堿溶液反應，產生氣體體積相等(同溫同壓)。則該合金中鐵、硅的質量之比為________(已知:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑)

(5)鋁氫化鈉(NaAlH4)是有機合成的重要還原劑。它的制備方法是將氫化鈉和氯化鋁在乙醚中反應制備鋁氫化鈉。

①寫出化學方程式_____________；

②在化學上，含包還原劑的還原能力用“有效氫”表示，“有效氫”含義是單位質量的含氫還原劑的還原能力相當于多少克氫氣。一般地含氫還原劑的氫被氧化成H2O，“還原能力”用氫失去電子數多少表示。NaAlH4、NaH的“有效氫”之比為___________。

Answer 1

【答案】 Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O AlCl3為分子晶體，在熔融態時不電離，不能被電解 2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF=2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O SiO2+4HF=SiF4+2H2O 2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ 4:1 AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl 16:9

【解析】分析：(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，構成原電池后，負極上鋁失去電子生成偏鋁酸根離子；Al為13號元素；氯化鋁是分子晶體；

(2)Al(OH)3、純堿、HF在一定條件下生成Na3AlF6、水和二氧化碳；氫氟酸能夠與玻璃中的二氧化硅反應；

(3)向明礬水溶液中滴加氫氧化鋇溶液使Al3+恰好完全沉淀生成氫氧化鋁，1mol明礬需要1.5mol氫氧化鋇；

(4)鋁和鹽酸的反應方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，說明相同質量的鋁與鹽酸或者氫氧化鈉生成氫氣的質量相等，因此鐵和鹽酸生成的氫氣的質量等于硅和氫氧化鈉生成的氫氣的質量；

(5)②根據有效含氫量的定義，每克含氫還原劑的還原能力相當于多少克H2的還原能力，H2做還原劑，1molH2失去電子2mol，“有效氫”之比為應等于等質量的還原劑失去電子的物質的量之比。

詳解：(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，構成原電池后，負極上鋁失去電子生成偏鋁酸根離子，電極反應式為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；Al原子核外電子數為13，有3個電子層，各層電子數為2、8、3，結構示意圖為；氯化鋁是分子晶體，熔融狀態不能導電，因此不能被電解，故答案為：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O ；；AlCl3為分子晶體，在熔融態時不電離，不能被電解；

(2)Al(OH)3、純堿、HF在一定條件下生成Na3AlF6、水和二氧化碳，方程式為2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3═2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O，氫氟酸能夠與玻璃中的二氧化硅反應，SiO2+4HF=SiF4+2H2O，因此上述反應不能在玻璃容器中反應，故答案為：2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3═2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O；SiO2+4HF=SiF4+2H2O；

(3)向明礬水溶液中滴加氫氧化鋇溶液使Al3+恰好完全沉淀的反應為2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，故答案為：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓；

(4)根據題目信息可知，鐵和鋁與稀鹽酸生成氫氣，鋁和硅與氫氧化鈉生成氫氣。鋁和鹽酸的反應方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，說明相同質量的鋁與鹽酸或者氫氧化鈉生成氫氣的質量相等，因此鐵和鹽酸生成的氫氣的質量等于硅和氫氧化鈉生成的氫氣的質量。設鐵與鹽酸生成的氫氣的質量為M，硅的質量為X，鐵的質量為Y。

Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑

28 4

X M

＝，得：X=7M；

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

56 2

Y M

＝，得：Y=28M，∴合金中鐵和硅的質量之比=28M：7M =4：1，故答案為：4：1；

(5)①氫化鈉和氯化鋁在乙醚中反應制備鋁氫化鈉，反應的化學方程式為AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl，故答案為：AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl；

②NaA1H4中H為-1價，做還原劑時，H從-1價升高為+1價，1molNaBH4轉移電子數為4×2=8mol，則1gNaA1H4失去電子的物質的量為×4×2mol=mol，
NaH中H為-1價，做還原劑時，H從-1價升高為+1價，1molNaH轉移電子數為2mol，則1gNaH失去電子的物質的量為×2mol=mol，則NaA1H4，NaH的“有效氫”之比為mol：mol=16：9，故答案為：16：9。