Question

3．铝（熔点660℃）是一种应用广泛的金属，工业上用A1₂O₃（熔点2045℃）和冰晶石（Na₂AlF₆，六氟合铝酸钠）混合熔融后电解制得．回答下列问题：
（l）铝属于活泼金属却能在空气中稳定存在，原因是4Al+3O₂=2Al₂O₃，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化（用化学用语及相关文字说明）．
（2）将0.1mol/L AlCl₃溶液和10%NH₄F溶液混合制取Na₂AlF₆．该实验所用试管及盛装NaF 溶液的试剂瓶均为塑料材质，原因是氟化铵中的氟离子水解生成氢氟酸，氢氟酸能够与玻璃中二氧化硅反应，对玻璃有强烈的腐蚀性而对塑料则无腐蚀性．
（3）下列关于氧化铝的叙述正确的是B
A．氧化铝可以治疗胃酸过多．
B．氧化铝因为熔点高，可以作耐火材料．
C．氧化铝是铝热剂的成分之一．
D．氧化铝是两性氧化物，所以既能浴于盐酸又能溶于氨水．
（4）某工厂排放出有毒物质NOCl，它遇水就会生成NO₃^-．NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构，则NOCl的电子式为．水源中的NO₃^-对人类健康会产生危害．为了降低水源中NO₃^-的浓度，有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO₃^-还原为N₂，该反应的离子方程式为10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O，此方法的缺点是处理后的水中生成了A1O₃^-，仍然可能对人类健康产生危害，还需要对该饮用水进行一系列后续处理．
已知25℃时，K_sp[Al（OH）₃]=l.3×l0^-33    Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O   K=1.0×10^-13
25℃时，若欲使上述处理后的水中A1O₂^-浓度降到1.0×10^-6mol/L，则应调节至pH=7此时水中c（A1³⁺）=1.3×10^-12mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）铝的化学性质比较活泼，而铝在空气中稳定存在，是因表面生成致密的氧化膜；
（2）氟化铵水解生成氢氟酸，氢氟酸能够与玻璃中二氧化硅反应；
（3）A、氢氧化铝可以治疗胃酸过多；
B、耐火材料应具有较高的熔点；
C、铝热剂为铝和金属氧化物；
D、氧化铝属于两性氧化物，可以和强酸反应又能和强碱反应；
（4）NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构，则氮原子与氧原子形成两对共用电子对，与氯原子形成一对；根据题干信息，反应物为：铝、NO₃^-、OH^-，生成物为：N₂、H₂O、碱性条件下铝参加反应生成物还有AlO₂^-，根据电子守恒和原子守恒书写方程式；
依据Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O K=1.0×10^-13，结合水中AlO₂^-浓度降到1.0×10^-6mol•L^-1，计算氢离子浓度；依据K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，计算铝离子浓度．

解答 解：（1）铝在空气中稳定存在，其原因是在常温下Al与氧气反应，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化，反应的化学方程式为4Al+3O₂=2Al₂O₃，
故答案为：4Al+3O₂=2Al₂O₃，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化；
（2）氟化铵中的氟离子水解生成氢氟酸，氢氟酸能够与玻璃中二氧化硅反应，对玻璃有强烈的腐蚀性而对塑料则无腐蚀性，所以该实验所用试管及盛装NH₄F溶液的试剂瓶均为塑料材质；
故答案为：氟化铵中的氟离子水解生成氢氟酸，氢氟酸能够与玻璃中二氧化硅反应，对玻璃有强烈的腐蚀性而对塑料则无腐蚀性；
（3）A、氢氧化铝可以治疗胃酸过多，氧化铝不可以，故A错误；
B、氧化铝熔点高，可以作优良的耐火材料，故B正确；
C、铝热剂为铝和其他金属氧化物，则铝是铝热剂的成分之一，不是氧化铝，故C错误；
D、氧化铝属于两性氧化物，可以和强酸反应又能和强碱反应，不能与弱碱氨水反应，故D错误；
故选：B；
（4）NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构，则氮原子与氧原子形成两对共用电子对，与氯原子形成一对，电子式为；
根据题干信息，反应物为：铝、NO₃^-、OH^-，生成物为：N₂、H₂O、碱性条件下铝参加反应生成物还有AlO₂^-，反应中Al→AlO₂^-，Al元素化合价由0价升高为+3价，共升高3价，NO₃^-→N₂↑，氮元素化合价由+5价降低为0价，共降低10价，化合价升降最小公倍数为30，依据原子个数守恒、电荷守恒反应的离子方程式：10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O；水中AlO₂^-浓度降到1.0×10^-6mol•L^-1，依据Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O K=1.0×10^-13，则C（H⁺）=$\frac{1.0×10{\;}^{-13}}{1.0×10{\;}^{-6}}$=10^-7（mol/L）；pH=7，C（OH-）=10^-7mol/L，：25℃时，K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，则C（Al³⁺）=$\frac{1.3×10{\;}^{-33}}{（10{\;}^{-7}）{\;}^{3}}$=1.3×10^-12mol•L^-1；
故答案为：；10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O；7；1.3×10^-12mol•L^-1．

点评 本题为综合题，考查了金属的防腐、离子方程式、方程式的书写等，熟悉铝及其化合物性质是解题关键，题目难度中等．