Question

鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工業上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下。

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性。

①該過程中涉及某氧化還原反應如下，請完成：

□Fe²⁺+□ClO^－+                    =□Fe(OH)₃↓+□C1^－+               

②檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為：                                       （注明試劑、現象）。

③將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為            （填代號）。

a．氫氧化鈉溶液       b．硫酸溶液      c．氨水         d．二氧化碳

④由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發濃縮、冷卻結晶、           （填操作名稱）、洗滌。

（2）已知H₂O₂是一種弱酸，在強堿性溶液中主要以HO₂^－形式存在。目前研究比較熱門的Al－H₂O₂燃料電池，其原理如右圖所示，電池總反應如下：2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O

①正極反應式為                                     。

②Al電極易被NaOH溶液腐蝕，這是該電池目前未能推廣使用的  

原因之一，電極被腐蝕的離子方程式為                                            。

（3）鋼材鍍鋁可以防止鋼材腐蝕，在鍍鋁電解池中電解液采用熔融鹽（成分NaCl、KCl，電鍍時氯元素和鋁元素主要以AlCl₄^－形式存在）。不采用氯化鋁溶液的原因是                      。

（4）SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為            （填代號）。

 

Answer 1

【答案】

(14分)（1）①2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺（2分）

②取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素。

（其他合理答案均得分）（2分）    ③ c（1分）  ④過濾（1分）

（2）①HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－ （2分）  ②2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑（2分）

（3）氯化鋁溶液中，H⁺得電子能力強于Al³⁺，電鍍池中陰極析出氫氣（2分）   （4）b（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據方程式可知，鐵元素的化合價從＋2價升高到＋3價，失去1個電子。氯元素的化合價從＋1價，降低到－1價，得到2個電子，則根據電子的得失守恒可知，還原劑與氧化劑的物質的量之比是2:1。根據原子守恒與電荷守恒可知，反應前有水參加，反應后有氫離子生成，因此配平后的方程式是2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺。

②由于鐵離子能和KSCN溶液發生顯色反應，可以鑒別鐵離子。而亞鐵離子檢驗還原性，能被氯水氧化生成鐵離子，據此可以鑒別濾液B是否含有鐵元素。即取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素。

③濾液B中的鋁元素以Al^3＋的形式存在，要以沉淀形式析出，需要加入堿液。由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以不能選擇強堿，最好選擇弱堿氨水，答案選c。

④冷卻結晶后有晶體析出，因此分離出晶體的實驗操作應該是過濾。

（2）①原電池中負極，失去電子，正極得到電子。則根據方程式2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O可知，負極是鋁失去電子，正極是HO₂^－得到電子，所以正極的電極反應式是HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－。

②金屬鋁能被氫氧化鈉溶液溶解，生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式是2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑。

（3）鋁是活潑的金屬，金屬活動順序表中位于氫的前面，在氯化鋁溶液中，H⁺得電子能力強于Al³⁺，電鍍池中陰極析出氫氣，Al³⁺不放電，得不到金屬鋁。

（4）a是蒸發。不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；b是鐵坩堝，可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，正確；c是試管，不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；d是瓷坩堝，瓷坩堝中含有二氧化硅能和氫氧化鈉反應，不能熔融氫氧化鈉，不正確，答案選b。

考點：考查氧化還原反應的配平、鐵元素的檢驗、氫氧化鋁的制備、基本實驗操作、電極反應式的書寫、儀器的選擇等