Question

鋁及其化合物用途廣泛
（1）鋁元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖為

 

（2）下列實驗?zāi)苷f明Al的金屬性（原子失電子能力）小于Na的是

 

（填序號）．
a．分別將Na和Al同時放人冷水中
b．測定等物質(zhì)的量的Na和A1與酸反應(yīng)生成H₂的體積
c．向Al（OH）₃懸濁液中加人足量NaOH溶液
d．用pH計測量NaCl溶液與AlC1₃溶液的pH
（3）工業(yè)上，用冰晶石作助熔劑、石墨作電極電解熔融氧化鋁制鋁，每生產(chǎn)1噸Al，陽極大約會損失0.6噸的石墨，則石墨被氧化為

 

（填化學(xué)式）．
（4）碳在高溫下與Al₂O₃反應(yīng)生成Al₄C₃固體與CO₂該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1mol電子，吸熱a kJ，
該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（5）室溫下，往0.2mol?L^-1Al₂（ SO₄）溶液中逐滴加人1.0mol?L^-1 NaOH溶液，實驗測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化的曲線如圖所示
①a點溶液呈酸性的原因是（用離子方程式表示）

 

②c→d時，A1元素的主要存在形式是

 

（填化學(xué)式）
③根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算，A1（OH）₃的K_SP≈

 

．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,原子結(jié)構(gòu)示意圖,熱化學(xué)方程式,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）鋁離子的核電荷數(shù)為13，核外電子總數(shù)為10，最外層為8個電子；
（2）比較元素的金屬性，可通過①最高價氧化物的水化物的堿性強弱；②與水或酸反應(yīng)的劇烈程度；③金屬之間的置換反應(yīng)；④構(gòu)成原電池的正負極等角度比較；
（3）用冰晶石作助熔劑、石墨作電極電解熔融氧化鋁制鋁，石墨被氧化產(chǎn)物可能為CO或者CO₂，或者二者混合物，設(shè)石墨被氧化后的價態(tài)為+n價，則：C→Cⁿ⁺～ne-，Al³⁺→Al～3e^-，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒計算；
（4）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后計算出2mol氧化鋁完全反應(yīng)吸收熱量，然后寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（5）（5）①a點時為硫酸鋁溶液，鋁離子部分水解，溶液顯示堿性；
②cd段鋁離子完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀；
③根據(jù)b點溶液pH=5計算出氫氧根離子濃度，此時開始生成氫氧化鋁沉淀，鋁離子濃度約為0.4mol/L，據(jù)此計算出氫氧化鋁的溶度積．

解答： 解：（1）鋁離子的核電荷數(shù)為13，最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，鋁離子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）a．金屬性越強，與水反應(yīng)越劇烈，分別將Na和Al同時放入冷水中，Na與水的反應(yīng)比Al劇烈，說明Al的金屬性（原子失電子能力）小于Na，故a正確；
b．等物質(zhì)的量的Na和Al與酸反應(yīng)生成H₂的體積與金屬失電子多少有關(guān)，與金屬性的強弱無關(guān)，故b錯誤；
c．金屬性越強，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的堿性越強，Al（OH）₃能溶于NaOH溶液，說明堿性：Al（OH）₃小于NaOH，則，說明Al的金屬性（原子失電子能力）小于Na，故c正確；
d．用pH計測量NaCl溶液與AlCl₃溶液的PH，AlCl₃溶液的PH小于7，NaCl溶液的pH=7，則AlCl₃在溶液中水解，則堿性：Al（OH）₃小于NaOH，說明Al的金屬性（原子失電子能力）小于Na，故d正確；
故答案為：acd；
（3）每生產(chǎn)1噸Al轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

1T

27

×3，0.6噸的石墨失去的電子數(shù)為：

0.6T

12

×n，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒：

1T

27

×3=

0.6T

12

×n，得n≈2.2，2＜2.2＜4，所以石墨被氧化為CO和CO₂混合物，
故答案為：CO和CO₂；
（4）碳在高溫下與Al₂O₃反應(yīng)生成Al₄C₃固體與CO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃+6C=Al₄C₃+3CO₂，2mol氧化鋁完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移了12mol電子，由于每轉(zhuǎn)移1mol電子吸熱a kJ，則2mol氧化鋁完全反應(yīng)吸收12akJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2Al₂O₃（s）+6C（s）=Al₄C₃（s）+3CO₂（g）△H=+12akJ/mol，
故答案為：2Al₂O₃（s）+6C（s）=Al₄C₃（s）+3CO₂（g）△H=+12akJ/mol；
（5）①硫酸鋁為強酸弱堿鹽，鋁離子部分水解溶液顯酸性，水解離子反應(yīng)為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
②a-b段，發(fā)生反應(yīng)：H⁺+OH^-═H₂O，b-c段溶液的pH變化不大，主要發(fā)生反應(yīng)：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，則加入的OH^-主要用于生成Al（OH）₃沉淀；c-d段溶液pH變化較大，此時鋁離子完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀；d-e段溶液pH變化不大，Al（OH）₃沉淀開始溶解生成NaAlO₂，e點后氫氧化鋁完全溶解，根據(jù)以上分析可知，則c→d時，A1元素的主要存在形式為：Al（OH）₃，故答案為：Al（OH）₃；
③b點時溶液的pH=5，此時開始生成氫氧化鋁沉淀，b點時鋁離子濃度為：0.2mol/L×2=0.4mol/L，氫氧根離子濃度為：1×10^-9mol/L，則氫氧化鋁的溶度積為：K_SP≈0.4×（1×10^-9）³=4×10^-28，
故答案為：4×10^-28．

點評：本題考查了常見金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用、難溶物溶度積的計算，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力．