Question

【题目】聚合氯化铝晶体([Al2(OH)nCl(6-n)XH2O]m)是一种高效无机水处理剂。它的制备原理是调节AlCl3溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出。

回答下列问题：

(1)铝原子核外能量最高的电子有_____个。分析AlCl3熔点较低的原因(熔点：AlCl3—194℃，Al2O3—2054℃，NaCl—801℃)。____________________________________________________

(2)比较聚合氯化铝晶体中同周期两种元素的原子半径，并用原子结构知识说明理由。___________

(3)铝灰(主要成分为Al、Al2O3，另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质)可制备AlCl3，如果先除去铝灰中的金属氧化物杂质可选用__________(选填：“强碱”或“强酸”)。写出其中Al发生反应的离子方程式_______________________________。

(4)制备聚合氯化铝晶体，需严格控制溶液的pH在4.0～4.5才能使产率达到最大。结合AlCl3水解的离子方程式，用化学平衡移动原理解释控制pH在4.0～4.5之间的原因_______________________________

Answer 1

【答案】1 AlCl3是分子晶体，分子间以较弱的分子间作用力结合 Al>Cl；Al和Cl原子核外电子层数相同，Al比Cl的核电荷数小，核对外层电子的吸引力也小，所以半径也小 强碱 2OH-+2Al+2H2O→2AlO2-+3H2↑ Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；pH太小，氯化铝的水解平衡向左移动，产率减小；pH太大则水解平衡向右移动，生成氢氧化铝沉淀，产率也会下降

【解析】

（1）根据Al原子的核外电子排布1s22s22p63s23p1可得；AlCl3是分子晶体，熔沸点低；

（2）聚合氯化铝晶体中同周期两种元素的原子为Al和Cl，电子层数均为3，核外电子数不同，原子核对核外电子的吸引力不同；

（3）铝灰（主要成分为Al、Al2O3，另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质）可制备AlCl3，只有Al、Al2O3溶于强碱生成偏铝酸盐，与金属氧化物杂质分离，再将偏铝酸盐用盐酸酸化得AlCl3；

（4）AlCl3水解的离子方程式为Al3＋+3H2OAl（OH）3+3H＋，根据酸碱性对平衡的影响分析。

（1）Al核电荷数为13，具有3个电子层，最外层电子数为3，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p1，3p为能量最高的轨道，只有一个电子；AlCl3是分子晶体，分子间作用力较弱，故AlCl3熔点较低；

（2）聚合氯化铝晶体中同周期两种元素的原子为Al和Cl，Al和Cl原子核外电子层数相同，Al比Cl的核电荷数小，核对外层电子的吸引力也小，所以半径也小，故Al＞Cl；

（3）铝灰中只有Al、Al2O3溶于强碱生成偏铝酸盐，与金属氧化物杂质分离，发生的反应为：2OH－+2Al+2H2O→2AlO2－+3H2↑；

（4）AlCl3水解的离子方程式为：Al3＋+3H2OAl（OH）3+3H＋，pH太小，氯化铝的水解平衡向左移动，产率减小，pH太大则水解平衡向右移动，生成氢氧化铝沉淀，产率也会下降，故需需严格控制溶液的pH；