Question

（14分）聚合氯化鋁是一種新型凈水劑，其中鋁的總濃度（用AlT表示）包括三類‘“主要為Al3+的單體形態(tài)鋁總濃度（用Ala表示）；主要為[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的中等聚合形態(tài)鋁總濃度（用Alb表示）和Al(OH)3膠體形態(tài)鋁總濃度（用A1c表示）。

（1）一定條件下，向1.0 mol/LAlCl3溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液，可制得Alb含量約為86％的聚合氯化鋁溶液。寫出生成[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的離子方程式：_____________________。

（2）用膜蒸餾（簡(jiǎn)稱MD）濃縮技術(shù)將聚合氯化鋁溶液進(jìn)行濃縮，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不同濃度聚合氯化鋁中鋁形態(tài)分布（百分?jǐn)?shù)）如下表：

AlT/（mol·L－1）	Ala/%	Alb/%	A1c/%
0.208	1.4	86.6	12.0
0.489	2.3	86.2	11.5
0.884	2.3	88.1	9.6
1.613	3.1	87.0	9.9
2.520	4.5	88.2	7.3

①在一定溫度下，AlT越大，pH（填“越大”、“越小”或“不變”）。

②如將AlT = 2.520 mol·L－1的聚合氯化鋁溶液加水稀釋，則稀釋過(guò)程中主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： 。

③膜蒸餾料液溫度對(duì)鋁聚合形態(tài)百分?jǐn)?shù)及鋁的總濃度的影響如圖20—1。當(dāng)T>80℃時(shí)，AlT顯著下降的原因是 。

（3）真空碳熱還原一氧化法可實(shí)現(xiàn)由鋁土礦制備金屬鋁，相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g)△H1 = a kJ·mol－1

②3AlCl(g) = 2Al(l)+ AlCl3(g)△H2 = b kJ·mol－1

則反應(yīng)Al2O3(s)+ 3C(s) = 2Al(l)+ +3CO(g)△H = kJ·mol－1（用含a、b的代數(shù)式表示）。反應(yīng)①常壓下在1900℃的高溫下才能進(jìn)行，說(shuō)明△H 0（填“>”“=”或“<”）。

（4）一種鋁空氣電池結(jié)構(gòu)如圖20－2所示，寫出該電池正極的電極反應(yīng)式。

 

Answer 1

（1）13Al3++32OH-+8H2O=[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+；（2）①減��；②Al3++3H2O=Al(OH)3(膠體)+3H+；

③溫度升高，水解程度加大，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀；（3）a+b；>；（4）O2+2H2O+4e-=4OH-。

【解析】

試題分析：(1)根據(jù)題意結(jié)合原子守恒、電荷守恒可得生成[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的離子方程式：13Al3++32OH-+8H2O=[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+；（2）①在一定溫度下，AlT越大，Ala%越大，Alc%越小，所以pH減小；②如將AlT = 2.520 mol·L－1的聚合氯化鋁溶液加水稀釋，則稀釋過(guò)程中主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al3++3H2O=Al(OH)3(膠體)+3H+；③膜蒸餾料液溫度對(duì)鋁聚合形態(tài)百分?jǐn)?shù)及鋁的總濃度的影響如圖所示。當(dāng)T>80℃時(shí)，AlT顯著下降的原因是溫度升高，水解程度加大，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀；（3）①＋②整理可得Al2O3(s)+ 3C(s) = 2Al(l)+ +3CO(g) △H =△H1＋△H2 =－（a+b）kJ/mol；反應(yīng)①常壓下在1900℃的高溫下才能進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H>0；（4）在該鋁空氣電池中活動(dòng)性強(qiáng)的Al作負(fù)極，活動(dòng)性弱的C作正極。由于是在中性介質(zhì)中，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕。該電池正極的電極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-=4OH-。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的存在形式與溶液酸堿性的關(guān)系、離子方程式的書寫、反應(yīng)的熱效應(yīng)的判斷、原電池反應(yīng)原理的知識(shí)。