Question

无水氯化铝是一种重要的化工原料，利用明矾石[K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?2Al₂O₃?6H₂O]制备无水氯化铝的流程如下：

（1）焙烧炉中产生的SO₂直接排放到空气中会形成酸雨，若某地酸雨的pH为4.6，在空气中放置一段时间后，pH变为4.0，其原因为______；（用必要的文字简述）．
（2）氯化炉中发生的主要反应为：2Al₂O₃（s）+6Cl₂（g）?4AlCl₃（g）+3O₂（g）△H＞0．反应达平衡时，加焦炭能使平衡向正反应方向移动，理由是______．
（3）生产氯化铝的过程中会产生SO₂、Cl₂等大气污染物，若将二者按照一定比例通入水中可减少或消除污染．试设计简单实验检验二者是否恰好完全反应．（简要描述实验步骤、现象和结论）______．
仪器自选，可供选择试剂如下：
①滴加酚酞的氢氧化钠溶液　②氯化亚铁溶液　③硫氰化钾溶液　④品红溶液
（4）工业上利用如下装置制备氯气：已知左侧原电池的工作原理为：2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr
①用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为______．
②如图所示原电池放电时，电池中的Na⁺向______（填“左槽”或“右槽”）移动．左槽中发生的电极反应式为______．
③该原电池工作一段时间后，测得左槽中Na⁺物质的量由a mol变为b mol，则电解池中b电极上得到的气体在标准状况下的体积为______L（不考虑气体的损失）．

Answer 1

解：（1）酸雨中的弱酸亚硫酸被氧化为强酸硫酸，使溶液中的c（H⁺）增大，pH减小，
故答案为：酸雨中的弱酸亚硫酸被氧化为强酸硫酸，使溶液中的c（H⁺）增大，pH减小；
（2）焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小；且放出热量，温度升高，导致平衡向正反应方向移动，
故答案为：焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小；且放出热量，温度升高，导致平衡向正反应方向移动；
（3）取少量溶液，向其中加入品红溶液，若品红溶液不褪色，说明二者恰好完全反应；否则，二者未完全反应，
故答案为：取少量溶液，向其中加入品红溶液，若品红溶液不褪色，说明二者恰好完全反应；否则，二者未完全反应；
（4）①惰性电极电解饱和氯化钠溶液，生成氢气、氯气、氢氧化钠，电解总反应式为：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②原电池左侧发生氧化反应，为负极，右侧为正极，电解质溶液钠离子向正极移动，即向右槽移动；
由反应2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr可知，左侧S₂^2-放电生成S₄^2-，电极反应式为：2S₂^2--2e^-=S₄^2-，
故答案为：右槽；2S₂^2--2e^-=S₄^2-；
③该原电池工作一段时间后，测得左槽中Na⁺物质的量由a mol变为b mol，则转移电子的物质的量为（a-b）mol，电解池中b电极连接电源的正极，为阳极，得到的气体为氯气，根据电子转移守恒可知氯气的物质的量为你，故生成氯气的体积=×22.4L/mol=11.2（a-b）L，
故答案为：11.2（a-b）．
分析：（1）酸雨中的弱酸亚硫酸被氧化为强酸硫酸；
（2）焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小，且燃烧放出热量，温度升高；
（3）二氧化硫溶液与氯水都可以漂白品红溶液，据此设计；
（4）①惰性电极电解饱和氯化钠溶液，生成氢气、氯气、氢氧化钠；
②原电池左侧发生氧化反应，为负极，右侧为正极，电解质溶液阳离子向正极移动；
由反应2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr可知，左侧S₂^2-放电生成S₄^2-
③该原电池工作一段时间后，测得左槽中Na⁺物质的量由a mol变为b mol，则转移电子的物质的量为（a-b）mol，电解池中b电极连接电源的正极，为阳极，得到的气体为氯气，根据电子转移计算氯气的物质的量，再根据V=nV_m计算氯气的体积．
点评：本题考查化学平衡移动、元素化合物性质、原电池、电解池、实验方案设计等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．