Question

14．金屬鋁、鐵、銅及其化合物與生產(chǎn)、科研關(guān)系密切．
（1）工業(yè)上可用鋁與軟錳礦（主要成分為MnO₂）反應(yīng)冶煉金屬錳．用化學(xué)方程式表示其冶煉原理3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃．
（2）工業(yè)上，采用石墨、鐵棒作為電極，電解除去廢水中的CN^-（C為+4價(jià)．下同），裝置如圖所示，通電過(guò)程中，陰、陽(yáng)兩極均有無(wú)色無(wú)味的氣體產(chǎn)生，陽(yáng)極區(qū)兩種離子的放電產(chǎn)物會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，其方程式為C1₂+CNO^-+OH^-→□+Cl^-+CO₃^2-+H₂O（未配平）．
①鐵電極應(yīng)連接直流電源的負(fù)極（填寫(xiě)電極名稱）．
②上述反應(yīng)方程式配平后“□”內(nèi)應(yīng)填寫(xiě)N₂．
③陰極產(chǎn)物有氫氣，陽(yáng)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑和CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O．
（3）用 CuSO₄溶液為電解質(zhì)溶液，進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是ac（填寫(xiě)字母代號(hào)）．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能      
b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
c．溶液中Cu²⁺向陽(yáng)極移動(dòng)      
d．利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
（4）硫酸鋁銨水溶液呈酸性，是因?yàn)锳l³⁺、NH₄⁺（填寫(xiě)離子符號(hào)）發(fā)生了水解；常溫下濃度均為0.1mol•L^-1硫酸鋁和硫酸鋁銨兩種水溶液，c（Al³⁺）較大的是硫酸鋁銨（填“硫酸鋁銨”或“硫酸鋁”）溶液．

Answer 1

分析 （1）高溫時(shí)，鋁與二氧化錳發(fā)生置換反應(yīng)生成錳，為鋁熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)發(fā)生的電極反應(yīng)，可以知道金屬鐵是陰極，石墨電極是陽(yáng)極，根據(jù)電解質(zhì)中離子的放電順序以及電極反應(yīng)和電子的轉(zhuǎn)移知識(shí)來(lái)回答即可；
（3）電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，該電極上Zn、Fe、Ni、Cu失電子，精銅作陰極，該極上是銅離子得電子，陽(yáng)極上銅以及比銅活潑的金屬會(huì)溶解，而沒(méi)有銅活潑的金屬會(huì)從陽(yáng)極掉落下，形成陽(yáng)極泥；
（4）鋁離子、銨離子水解使溶液顯示酸性；根據(jù)銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解．

解答 解：（1）高溫時(shí)，鋁與二氧化錳發(fā)生置換反應(yīng)生成錳，反應(yīng)的方程式為3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，
故答案為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃； 
（2）①根據(jù)發(fā)生的電極反應(yīng)，可以知道金屬鐵是陰極，接電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)極；
②據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理，其反應(yīng)方程式為3Cl₂+2CNO^-+8OH^-═N₂+6Cl^-+2CO₃^2-+4H₂O，故答案為：N₂；
③陰極上氫離子放電發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O和2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
故答案為：氫氣；CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O；
（3）a、電解池中，電能不會(huì)全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還會(huì)伴隨熱能等形式的能的產(chǎn)生，故a錯(cuò)誤；
b、電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故b正確；
c、溶液中Cu²⁺向陰極移動(dòng)，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，故c錯(cuò)誤；
d、在陽(yáng)極上，沒(méi)有銅活潑的金屬Ag、Pt、Au等金屬會(huì)從陽(yáng)極掉落下，形成陽(yáng)極泥，利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬，故d正確；
故答案為：ac；
（4）在硫酸鋁銨溶液中，鋁離子、銨離子水解，使溶液顯示酸性，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺﹢3H₂O?Al （OH）₃﹢3H⁺； NH⁴⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；根據(jù)銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解，況且濃度均為0.1mol•L^-1硫酸鋁和硫酸鋁銨兩種水溶液中，鋁離子濃度分別為0.2mol/L和0.1mol/L，所以硫酸鋁銨溶液中鋁離子濃度較大；
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺； 硫酸鋁銨．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁熱反應(yīng)、電解原理及其應(yīng)用、鹽類水解，注意知識(shí)的歸納和整理以及應(yīng)用是關(guān)鍵，難度不大．