Question

2．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)、合金及其化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日趨廣泛，鋁土礦是生產(chǎn)鋁及其化合物的重要原料．
（1）鋁元素在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族．
（2）鋁電池性能優(yōu)越，鋁一空氣電池以其環(huán)保、安全而受到越來越多的關(guān)注，其原理如圖所示．

①該電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式為4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②電池中NaCl的作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力．
③以鋁一空氣電池為電源電解KI溶液制取KIO₃（石墨為電極材料）時(shí)，電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺．
④某鋁一空氣電池的效率為50%，若用其作電源電解500mL的飽和NaCl溶液，電解結(jié)束后，所得溶液（假設(shè)溶液電解前后體積不變）中NaOH的濃度為0.3mol•L^-1，則該過程中消耗鋁的質(zhì)量為2.7g．
（3）氯化鋁廣泛用于有機(jī)合成和石油工業(yè)的催化劑，聚氯化鋁也被用于城市污水處理．
①氯化鋁在加熱條件下易升華，氣態(tài)氯化鋁的化學(xué)式為Al₂Cl₆，每種元素的原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則其結(jié)構(gòu)式為．
②將鋁土礦粉與碳粉混合后加熱并通入氯氣，可得到氯化鋁，同時(shí)生成CO，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)確定其在周期表中的位置；
（2）①鋁和氧氣、水能反應(yīng)生成氫氧化鋁；
②溶液中自由移動(dòng)的離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)；
③陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
④先根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量計(jì)算電解時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，再根據(jù)原電池中電池的效率計(jì)算原電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，最后根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計(jì)算消耗的鋁的質(zhì)量；
（3）①根據(jù)氯化鋁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合題意寫出結(jié)構(gòu)式；
②根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）鋁原子原子核外有3個(gè)電子層，最外層上有3個(gè)電子，所以其在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族，故答案為：第三周期第ⅢA族；
（2）①鋁和氧氣、水能反應(yīng)生成氫氧化鋁，反應(yīng)方程式為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，故答案為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②溶液中自由移動(dòng)的離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)，水是弱電解質(zhì)導(dǎo)電能力較小，為增大水的導(dǎo)電性，所以加入氯化鈉，故答案為：增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；
③陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電解碘化鉀溶液時(shí)，陽極上碘離子放電和水反應(yīng)生成碘酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺，
故答案為：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺；
④電解氯化鈉溶液后，氫氧化鈉的物質(zhì)的量=0.3mol/L×0.5L=0.15mol，設(shè)電解過程中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量是x，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ 轉(zhuǎn)移電子
2mol 2mol
0.15mol x
x=0.15mol
某鋁一空氣電池的效率為50%，所以原電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.3mol，設(shè)消耗鋁的質(zhì)量為y．
Al-3e^-=Al³⁺
27g 3mol
y 0.3mol
y=2.7g
故答案為：2.7g；
（3）①氯化鋁為共價(jià)化合物，氯原子提供孤對對子，鋁原子提供空軌道，形成配位鍵，使所有原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；

②根據(jù)題意知，反應(yīng)物是氧化鋁、碳和氯氣，反應(yīng)條件是加熱，生成物是氯化鋁和一氧化碳，所以其反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．

點(diǎn)評 本題考查了結(jié)構(gòu)式、電極反應(yīng)式、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算等知識點(diǎn)，注意氯化鋁結(jié)構(gòu)式的書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)式中存在配位鍵導(dǎo)致容易寫錯(cuò)．