Question

聚合氯化鋁是一種新型凈水劑，其中鋁的總濃度（用Al_T表示）包括三類‘“主要為Al³⁺的單體形態(tài)鋁總濃度（用Al_a表示）；主要為[AlO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺的中等聚合形態(tài)鋁總濃度（用Al_b表示）和Al（OH）₃膠體形態(tài)鋁總濃度（用A1_c表示）．
（1）一定條件下，向1.0mo!?L^-1 AlCl₃溶液中加入0.6mol?L^-1的NaOH溶液，可制得Al_b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（簡稱MD）濃縮技術將聚合氯化鋁溶液進行濃縮，實驗過程中不同濃度聚合氯化鋁中鋁形態(tài)分布（百分數(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，Al_T越大．pH

 

（填“越大”、“越小”或“不變”）．
②如將Al_T=2.520mol?L^-1的聚合氯化鋁溶液加水稀釋，則稀釋過程中主要發(fā)生反應的離子方程式：

 

．
③膜蒸餾料液溫度對鋁聚合形態(tài)百分數(shù)及鋁的總濃度的影響如圖1．當T＞80℃時，Al_T顯著下降的原因是

 

．

（3）真空碳熱還原一氧化法可實現(xiàn)由鋁土礦制備金屬鋁，相關反應的熱化學方程式如下：
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①常壓下在1900℃的高溫下才能進行，說明△H

 

0（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）一種鋁空氣電池結構如圖2所示，寫出該電池正極的電極反應式

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,電極反應和電池反應方程式,鎂、鋁的重要化合物

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）根據(jù)題意結合原子守恒、電荷守恒可得生成[AlO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺，的離子方程式；
（2）①在一定溫度下，AlT越大，Ala%越大，Alc%越小，所以pH減��；
②如將AlT=2.520mol?L^-1的聚合氯化鋁溶液加水稀釋，則稀釋過程中主要發(fā)生反應的離子方程式：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；
③膜蒸餾料液溫度對鋁聚合形態(tài)百分數(shù)及鋁的總濃度的影響如圖所示，當T＞80℃時，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）由蓋斯定律可知：①+②得Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H；反應①常壓下在1900℃的高溫下才能進行，說明該反應是吸熱反應，△H＞0；
（4）在該鋁空氣電池中活動性強的Al作負極，活動性弱的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．

解答： 解：（1）向1.0mo!?L^-1 AlCl₃溶液中加入0.6mol?L^-1的NaOH溶液，可制得Al_b含量約為86%的聚合氯化鋁溶液，根據(jù)題意結合原子守恒、電荷守恒可得生成[AlO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺，的離子方程式為13Al³⁺+32OH^-+8H₂O=[AlO₄Al₁₂（OH）₂₄（H₂O）₁₂]⁷⁺，
故答案為：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，故答案為：減��；
②如將AlT=2.520mol?L^-1的聚合氯化鋁溶液加水稀釋，則稀釋過程中主要發(fā)生反應的離子方程式：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；
③膜蒸餾料液溫度對鋁聚合形態(tài)百分數(shù)及鋁的總濃度的影響如圖所示，當T＞80℃時，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，
故答案為：溫度升高，水解程度加大，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀；
（3）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
由蓋斯定律可知①+②可得Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=△H₁+△H₂=（a+b）kJ/mol，
反應①常壓下在1900℃的高溫下才能進行，說明該反應是吸熱反應，△H＞0，
故答案為：a+b；＞；
（4）在該鋁空氣電池中活動性強的Al作負極，活動性弱的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式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點評：本題考查了物質(zhì)的存在形式與溶液酸堿性的關系、離子方程式的書寫、反應的熱效應的判斷、原電池反應原理的知識，綜合性非常強，難度較大，很好的體現(xiàn)了學生對化學反應原理的掌握程度．