Question

【題目】聚合氯化鋁([Al2( OH)nCl6-n]m}是一種新型高效凈水劑，與一般絮凝劑相比，它的吸附能力強、絮凝率高，可由AlCl3經水解法制得。回答下列問題：

(1)工業上可用Cl2、Al2O3和焦炭在高溫下反應制取AlCl3

已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2

2Al(s)+3Cl2(g)=2A1Cl3(g) △H3

①Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) △H=____________________。

②反應3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高溫下較難發生，但加入焦炭后可提高氯氣的轉化率，原因是_________________________________。

(2)AlCl3在水溶液中分三步水解

Al3++H2OAl(OH)2++H+ K1

Al(OH)2++H2OAl(OH)2++H+ K2

Al(OH)2++ H2OAl(OH)3+H+ K3

①K1、K2、K3由小到大的順序是_______________________。

②控制溶液的pH在一定范圍內，上述水解產物才能聚合生成聚合氯化鋁。pH偏小時，Al3+的水解程度弱；pH偏大時的影響是___________________________。

(3)已知有如下可逆反應：

298K時，將1mL 1 mol·L-1 AlCl3溶液與1mL2 a mol ·L-1H2QSI溶液混合發生上述反應，溶液中c[Al(HQSI)2+]與時間(t)的關系如圖所示。

①下列可判斷該反應達到平衡狀態的是______________(填標號)。

A.溶液的pH不再變化 B. v(Al3+)=v [Al(HQSI)2+]

C.溶液顏色不再變化 D.c(A13+)/c(H2QSI)不再變化

②0~t2時間內，該反應的平均反應速率v(H2QSI)= _________________。

③298K時，該反應的平衡常數K=_________________。

(4)該方法制得的聚合氯化鋁的優點是不含其它金屬離子，但鹽基度低(鹽基度：衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標，定義式為：鹽基度=n(OH)/3n(Al)，n為物質的量)。常溫下實驗測量樣品的鹽基度，取m g樣品，該樣品中Al的質量分數為w；加入煮沸后冷卻的蒸餾水溶解，配成1L溶液，測得該溶液pH=9.0。則其鹽基度為________________。

Answer 1

【答案】 △H2+△H3-△H1 焦炭與O2反應，降低O2的濃度，導致反應不斷地向正反應方向進行 K3<K2<K1(1分) 形成氫氧化鋁沉淀 A、C； 2c1/t2 mol/(L·s) )

【解析】(1)已知：Ⅰ4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1

Ⅱ2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2

Ⅲ2Al(s)+3Cl2(g)=2A1Cl3(g) △H3

根據蓋斯定律，由得反應①Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) △H=△H2+△H3-△H1；②反應3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高溫下較難發生，但加入焦炭后可提高氯氣的轉化率，原因是焦炭與O2反應，降低O2的濃度，導致反應不斷地向正反應方向進行；(2) ①鹽類的水解分步進行且水解程度逐步減弱，故K1、K2、K3由小到大的順序是K3<K2<K1；②pH偏大時Al3+水解形成氫氧化鋁沉淀；(3) A.根據反應，溶液的pH不再變化，氫離子濃度不再變化，則反應達平衡狀態，選項A正確；B. v(Al3+)=v [Al(HQSI)2+]，沒有說明是正反應速率還是逆反應速率，不能確定正逆反應速率相等，不一定達平衡狀態，選項B錯誤；C.反應中只有Al(HQSI)2+為有色配合物，溶液顏色不再變化，說明各濃度保持不變，反應達平衡狀態，選項C正確；D.開始投料比1：2與反應計量數相等，故反應后c(A13+)/c(H2QSI)保持1：2，故比值不再變化不能說明反應達平衡，選項D錯誤。答案選AC；②由圖中信息可知，0~t2時間內，該反應的平均反應速率v(H2QSI)=2 v[Al(HQSI)2+]= mol/(L·s)；③298K時，將1 mol ·L-1 AlCl3溶液與1mL2a mol ·L-1H2QSI溶液混合發生上述反應，達平衡時c(A13+)=(，c(H2QSI)= (，c[Al(HQSI)2+]=，c(H+)=，反應的平衡常數K=；(4)配成1L溶液，pH=9.0。則c(OHˉ)=10-5mol/L,其鹽基度為n(OH)/3n(Al)==。