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(qiáng)、絮凝率高，可由AlCl3經(jīng)水解法制得。回答下列問(wèn)題：

(1)工業(yè)上可用Cl2、Al2O3和焦炭在高溫下反應(yīng)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(yīng)3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高溫下較難發(fā)生，但加入焦炭后可提高氯氣的轉(zhuǎn)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(nèi)，上述水解產(chǎn)物才能聚合生成聚合氯化鋁。pH偏小時(shí)，Al3+的水解程度弱；pH偏大時(shí)的影響是___________________________。

(3)已知有如下可逆反應(yīng)：

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

①下列可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________(填標(biāo)號(hào))。

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(shí)間內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2QSI)= _________________。

③298K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________________。

(4)該方法制得的聚合氯化鋁的優(yōu)點(diǎn)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(biāo)，定義式為：鹽基度=n(OH)/3n(Al)，n為物質(zhì)的量)。常溫下實(shí)驗(yàn)測(cè)量樣品的鹽基度，取m g樣品，該樣品中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w；加入煮沸后冷卻的蒸餾水溶解，配成1L溶液，測(cè)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(yīng)，降低O2的濃度，導(dǎo)致反應(yīng)不斷地向正反應(yīng)方向進(jìn)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(jù)蓋斯定律，由得反應(yīng)①Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) △H=△H2+△H3-△H1；②反應(yīng)3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高溫下較難發(fā)生，但加入焦炭后可提高氯氣的轉(zhuǎn)化率，原因是焦炭與O2反應(yīng)，降低O2的濃度，導(dǎo)致反應(yīng)不斷地向正反應(yīng)方向進(jìn)行；(2) ①鹽類的水解分步進(jìn)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(shí)Al3+水解形成氫氧化鋁沉淀；(3) A.根據(jù)反應(yīng)，溶液的pH不再變化，氫離子濃度不再變化，則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；B. v(Al3+)=v [Al(HQSI)2+]，沒(méi)有說(shuō)明是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，不能確定正逆反應(yīng)速率相等，不一定達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.反應(yīng)中只有Al(HQSI)2+為有色配合物，溶液顏色不再變化，說(shuō)明各濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；D.開(kāi)始投料比1：2與反應(yīng)計(jì)量數(shù)相等，故反應(yīng)后c(A13+)/c(H2QSI)保持1：2，故比值不再變化不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選AC；②由圖中信息可知，0~t2時(shí)間內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2QSI)=2 v[Al(HQSI)2+]= mol/(L·s)；③298K時(shí)，將1 mol ·L-1 AlCl3溶液與1mL2a mol ·L-1H2QSI溶液混合發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)c(A13+)=(，c(H2QSI)= (，c[Al(HQSI)2+]=，c(H+)=，反應(yīng)的平衡常數(shù)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)==。