Question

【題目】鋁及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。

(1)Al與NaOH溶液能夠形成原電池，寫(xiě)出該電池的負(fù)極反應(yīng)式________。Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_______。不能電解A1的氯化物來(lái)生產(chǎn)Al，原因是________；

(2)Na3AlF6是冰晶石的主要成分，冰晶石常作工業(yè)冶煉鋁的助熔劑。工業(yè)上用HF、Na2CO3和A1(OH)3制備冰晶石。寫(xiě)出制備冰晶石的化學(xué)方程式________。上述反應(yīng)不能在玻璃容器中反應(yīng)，其原因是__________(用化學(xué)方程式表示)。

(3)明礬[KA1(SO4)2·12H2O]常作凈水劑。在明礬溶液中滴加氫氧化鋇溶液至Al3+恰好完全沉淀，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_______________。

(4)鋁合金廣泛用于建筑材料。等質(zhì)量的鐵、鋁、硅組成的同種合金分別與足量鹽酸、足量燒堿溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氣體體積相等(同溫同壓)。則該合金中鐵、硅的質(zhì)量之比為________(已知:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑)

(5)鋁氫化鈉(NaAlH4)是有機(jī)合成的重要還原劑。它的制備方法是將氫化鈉和氯化鋁在乙醚中反應(yīng)制備鋁氫化鈉。

①寫(xiě)出化學(xué)方程式_____________；

②在化學(xué)上，含包還原劑的還原能力用“有效氫”表示，“有效氫”含義是單位質(zhì)量的含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克氫氣。一般地含氫還原劑的氫被氧化成H2O，“還原能力”用氫失去電子數(shù)多少表示。NaAlH4、NaH的“有效氫”之比為___________。

Answer 1

【答案】 Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O AlCl3為分子晶體，在熔融態(tài)時(shí)不電離，不能被電解 2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF=2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O SiO2+4HF=SiF4+2H2O 2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ 4:1 AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl 16:9

【解析】分析：(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，構(gòu)成原電池后，負(fù)極上鋁失去電子生成偏鋁酸根離子；Al為13號(hào)元素；氯化鋁是分子晶體；

(2)Al(OH)3、純堿、HF在一定條件下生成Na3AlF6、水和二氧化碳；氫氟酸能夠與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)；

(3)向明礬水溶液中滴加氫氧化鋇溶液使Al3+恰好完全沉淀生成氫氧化鋁，1mol明礬需要1.5mol氫氧化鋇；

(4)鋁和鹽酸的反應(yīng)方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，說(shuō)明相同質(zhì)量的鋁與鹽酸或者氫氧化鈉生成氫氣的質(zhì)量相等，因此鐵和鹽酸生成的氫氣的質(zhì)量等于硅和氫氧化鈉生成的氫氣的質(zhì)量；

(5)②根據(jù)有效含氫量的定義，每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力，H2做還原劑，1molH2失去電子2mol，“有效氫”之比為應(yīng)等于等質(zhì)量的還原劑失去電子的物質(zhì)的量之比。

詳解：(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，構(gòu)成原電池后，負(fù)極上鋁失去電子生成偏鋁酸根離子，電極反應(yīng)式為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；Al原子核外電子數(shù)為13，有3個(gè)電子層，各層電子數(shù)為2、8、3，結(jié)構(gòu)示意圖為；氯化鋁是分子晶體，熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電，因此不能被電解，故答案為：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O ；；AlCl3為分子晶體，在熔融態(tài)時(shí)不電離，不能被電解；

(2)Al(OH)3、純堿、HF在一定條件下生成Na3AlF6、水和二氧化碳，方程式為2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3═2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O，氫氟酸能夠與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)，SiO2+4HF=SiF4+2H2O，因此上述反應(yīng)不能在玻璃容器中反應(yīng)，故答案為：2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3═2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O；SiO2+4HF=SiF4+2H2O；

(3)向明礬水溶液中滴加氫氧化鋇溶液使Al3+恰好完全沉淀的反應(yīng)為2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，故答案為：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓；

(4)根據(jù)題目信息可知，鐵和鋁與稀鹽酸生成氫氣，鋁和硅與氫氧化鈉生成氫氣。鋁和鹽酸的反應(yīng)方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，說(shuō)明相同質(zhì)量的鋁與鹽酸或者氫氧化鈉生成氫氣的質(zhì)量相等，因此鐵和鹽酸生成的氫氣的質(zhì)量等于硅和氫氧化鈉生成的氫氣的質(zhì)量。設(shè)鐵與鹽酸生成的氫氣的質(zhì)量為M，硅的質(zhì)量為X，鐵的質(zhì)量為Y。

Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑

28 4

X M

＝，得：X=7M；

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

56 2

Y M

＝，得：Y=28M，∴合金中鐵和硅的質(zhì)量之比=28M：7M =4：1，故答案為：4：1；

(5)①氫化鈉和氯化鋁在乙醚中反應(yīng)制備鋁氫化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl，故答案為：AlCl3+4NaH=NaAlH4+3NaCl；

②NaA1H4中H為-1價(jià)，做還原劑時(shí)，H從-1價(jià)升高為+1價(jià)，1molNaBH4轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4×2=8mol，則1gNaA1H4失去電子的物質(zhì)的量為×4×2mol=mol，
NaH中H為-1價(jià)，做還原劑時(shí)，H從-1價(jià)升高為+1價(jià)，1molNaH轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，則1gNaH失去電子的物質(zhì)的量為×2mol=mol，則NaA1H4，NaH的“有效氫”之比為mol：mol=16：9，故答案為：16：9。