Question

8．元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素．
（1）从矿石提取氧化铝：矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝．降温析出晶体时的反应方程式为：NaAl（OH）₄=Al（OH）₃↓+NaOH．
（2）氧化铝是工业电解冶炼铝的重要原料，生产中加入冰晶石（Na ₃AlF ₆），其作用是作助熔剂．
工业冶炼铝的装置示意图如图：
①阴极的反应式Al³⁺+3e^-=Al，
②在电解池工作过程中，需要不断补充阳极材料，原因是电解阳极产生O₂，在高温条件下，石墨阳极被不断的氧化为CO₂．
（3）有资料介绍：溶液中铝元素以氢氧化物[用Al（OH）₃表示]形式存在的pH范围是3.8～10．现有A、B两种均含铝元素形成的某种离子溶液，其pH分别为1、13，两溶液等体积混合时反应的离子方程式为Al³⁺+3[Al（OH）₄]^-=4Al（OH）₃↓．
（4）一种新型高效净水剂PAFC聚合氯化铁铝[A1Fe（OH）_nCl_6-n]_m，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理．有关PAFC的说法正确的是BC．（填选项）
A．PAFC中铁元素显+2价
B．PAFC用于净水时，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小
C．PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物
D．PAFC在强酸性和强碱性溶液中都能稳定存在．

Answer 1

分析 （1）矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝，说明析出晶体为Al（OH）₃；
（2）氧化铝熔点高难于熔融电解，生产中加入冰晶石（Na₃AlF₆），降低氧化铝熔点，利于熔融电解；
①电解过程中阴极上铝得到电子生成铝；
②电解氧化铝阳极上是氧离子失电子发生氧化反应生成氧气，氧气和电极石墨反应生成二氧化碳损耗电极；
（3）依据铝离子水解显酸性，四羟基合铝酸根离子水解 显碱性，混合后水解相互促进生成氢氧化铝沉淀；
（4）A、依据化合物元素化合价代数和为0分析计算；
B、它用于净化水时对水的pH的改变，比相同量的AlCl₃和FeCl₃都大；
C、这种碱式盐可看做FeC_l3、AlCl₃水解的中间产物；
D、它在强酸性和强碱性溶液中都不能稳定存在．

解答 解：（1）矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝，说明析出晶体为Al（OH）₃；矿石中氧化铝溶于氢氧化钠溶于生成四羟基合铝酸钠高温分解生成氢氧化铝和氢氧化钠，析出晶体的反应为NaAl（OH）₄=Al（OH）₃↓+NaOH，
故答案为：NaAl（OH）₄=Al（OH）₃↓+NaOH；
（2）氧化铝熔点高难于熔融电解，生产中加入冰晶石（Na₃AlF₆），降低氧化铝熔点，利于熔融电解，降低氧化铝熔点，使其在1000℃左右即可熔化，
故答案为：作助熔剂；
①电解过程中阴极上铝得到电子生成铝；电极反应为：Al³⁺+3e^-=Al，故答案为：Al³⁺+3e^-=Al；
②电解氧化铝阳极上是氧离子失电子发生氧化反应生成氧气，氧气和电极石墨反应生成二氧化碳，电极石墨不断被消耗，所以需要不断补充石墨电极，
故答案为：电解阳极产生O₂，在高温条件下，石墨阳极被不断的氧化为CO₂；
（3）A、B两种均含铝元素形成的某种离子溶液，其pH分别为1、13，说明溶液呈酸性是因为Al³⁺水解，溶液呈碱性为NaAl（OH）₄溶液水解显碱性；混合后水解相互促进反应生成氢氧化铝沉淀；反应的离子方程式为：Al³⁺+3[Al（OH）₄]^-=4Al（OH）₃↓，
故答案为：Al³⁺+3[Al（OH）₄]^-=4Al（OH）₃↓；
（4）A、阴离子总价态：6-n+n=6，铝只有+3价，所以Fe就是6-3=3，外面的m只是表示这样一个分子聚合度，与价态无关，故A错误；
B、PAFC用于净水时，氢氧根离子的存在对水的电离期待抑制作用，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小，故B正确；
C、PAFC是碱式复盐可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物，故C正确；
D、PAFC是碱式复盐，在强酸性和强碱性溶液中都不能稳定存在，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题考查了电解原理的应用分析，电解过程的反应判断，电极书写方法，化合物组成结构的理解和性质的判断，题目难度中等．