Question

14．金属铝、铁、铜及其化合物与生产、科研关系密切．
（1）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO₂）反应冶炼金属锰．用化学方程式表示其冶炼原理3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃．
（2）工业上，采用石墨、铁棒作为电极，电解除去废水中的CN^-（C为+4价．下同），装置如图所示，通电过程中，阴、阳两极均有无色无味的气体产生，阳极区两种离子的放电产物会进一步发生反应，其方程式为C1₂+CNO^-+OH^-→□+Cl^-+CO₃^2-+H₂O（未配平）．
①铁电极应连接直流电源的负极（填写电极名称）．
②上述反应方程式配平后“□”内应填写N₂．
③阴极产物有氢气，阳极上发生的电极反应为2Cl^--2e^-=Cl₂↑和CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O．
（3）用 CuSO₄溶液为电解质溶液，进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼．下列说法错误的是ac（填写字母代号）．
a．电能全部转化为化学能      
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动      
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（4）硫酸铝铵水溶液呈酸性，是因为Al³⁺、NH₄⁺（填写离子符号）发生了水解；常温下浓度均为0.1mol•L^-1硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液，c（Al³⁺）较大的是硫酸铝铵（填“硫酸铝铵”或“硫酸铝”）溶液．

Answer 1

分析 （1）高温时，铝与二氧化锰发生置换反应生成锰，为铝热反应；
（2）根据发生的电极反应，可以知道金属铁是阴极，石墨电极是阳极，根据电解质中离子的放电顺序以及电极反应和电子的转移知识来回答即可；
（3）电解精炼铜时，粗铜作阳极，该电极上Zn、Fe、Ni、Cu失电子，精铜作阴极，该极上是铜离子得电子，阳极上铜以及比铜活泼的金属会溶解，而没有铜活泼的金属会从阳极掉落下，形成阳极泥；
（4）铝离子、铵离子水解使溶液显示酸性；根据铵离子水解使溶液显示酸性，硫酸铝铵溶液中氢离子浓度大于硫酸铝溶液的，氢离子抑制了铝离子的水解．

解答 解：（1）高温时，铝与二氧化锰发生置换反应生成锰，反应的方程式为3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，
故答案为：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃； 
（2）①根据发生的电极反应，可以知道金属铁是阴极，接电源的负极，故答案为：负极；
②据氧化还原反应的原理，其反应方程式为3Cl₂+2CNO^-+8OH^-═N₂+6Cl^-+2CO₃^2-+4H₂O，故答案为：N₂；
③阴极上氢离子放电发生还原反应，生成氢气，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为：CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O和2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
故答案为：氢气；CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O；
（3）a、电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能的产生，故a错误；
b、电解精炼铜时，粗铜作阳极，接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c、溶液中Cu²⁺向阴极移动，在阴极上发生还原反应，故c错误；
d、在阳极上，没有铜活泼的金属Ag、Pt、Au等金属会从阳极掉落下，形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确；
故答案为：ac；
（4）在硫酸铝铵溶液中，铝离子、铵离子水解，使溶液显示酸性，反应的离子方程式为：Al³⁺﹢3H₂O?Al （OH）₃﹢3H⁺； NH⁴⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；根据铵离子水解使溶液显示酸性，硫酸铝铵溶液中氢离子浓度大于硫酸铝溶液的，氢离子抑制了铝离子的水解，况且浓度均为0.1mol•L^-1硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液中，铝离子浓度分别为0.2mol/L和0.1mol/L，所以硫酸铝铵溶液中铝离子浓度较大；
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺； 硫酸铝铵．

点评 本题考查了铝热反应、电解原理及其应用、盐类水解，注意知识的归纳和整理以及应用是关键，难度不大．