Question

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。

①该过程中涉及某氧化还原反应如下，请完成：

□Fe²⁺+□ClO^－+                    =□Fe(OH)₃↓+□C1^－+               

②检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：                                       （注明试剂、现象）。

③将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为            （填代号）。

a．氢氧化钠溶液       b．硫酸溶液      c．氨水         d．二氧化碳

④由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、           （填操作名称）、洗涤。

（2）已知H₂O₂是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO₂^－形式存在。目前研究比较热门的Al－H₂O₂燃料电池，其原理如右图所示，电池总反应如下：2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O

①正极反应式为                                     。

②Al电极易被NaOH溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的  

原因之一，电极被腐蚀的离子方程式为                                            。

（3）钢材镀铝可以防止钢材腐蚀，在镀铝电解池中电解液采用熔融盐（成分NaCl、KCl，电镀时氯元素和铝元素主要以AlCl₄^－形式存在）。不采用氯化铝溶液的原因是                      。

（4）SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为            （填代号）。

 

Answer 1

【答案】

(14分)（1）①2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺（2分）

②取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素。

（其他合理答案均得分）（2分）    ③ c（1分）  ④过滤（1分）

（2）①HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－ （2分）  ②2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑（2分）

（3）氯化铝溶液中，H⁺得电子能力强于Al³⁺，电镀池中阴极析出氢气（2分）   （4）b（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据方程式可知，铁元素的化合价从＋2价升高到＋3价，失去1个电子。氯元素的化合价从＋1价，降低到－1价，得到2个电子，则根据电子的得失守恒可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比是2:1。根据原子守恒与电荷守恒可知，反应前有水参加，反应后有氢离子生成，因此配平后的方程式是2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺。

②由于铁离子能和KSCN溶液发生显色反应，可以鉴别铁离子。而亚铁离子检验还原性，能被氯水氧化生成铁离子，据此可以鉴别滤液B是否含有铁元素。即取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素。

③滤液B中的铝元素以Al^3＋的形式存在，要以沉淀形式析出，需要加入碱液。由于氢氧化铝是两性氢氧化物，所以不能选择强碱，最好选择弱碱氨水，答案选c。

④冷却结晶后有晶体析出，因此分离出晶体的实验操作应该是过滤。

（2）①原电池中负极，失去电子，正极得到电子。则根据方程式2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O可知，负极是铝失去电子，正极是HO₂^－得到电子，所以正极的电极反应式是HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－。

②金属铝能被氢氧化钠溶液溶解，生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式是2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑。

（3）铝是活泼的金属，金属活动顺序表中位于氢的前面，在氯化铝溶液中，H⁺得电子能力强于Al³⁺，电镀池中阴极析出氢气，Al³⁺不放电，得不到金属铝。

（4）a是蒸发。不能熔融二氧化硅和氢氧化钠，不正确；b是铁坩埚，可以熔融二氧化硅和氢氧化钠，正确；c是试管，不能熔融二氧化硅和氢氧化钠，不正确；d是瓷坩埚，瓷坩埚中含有二氧化硅能和氢氧化钠反应，不能熔融氢氧化钠，不正确，答案选b。

考点：考查氧化还原反应的配平、铁元素的检验、氢氧化铝的制备、基本实验操作、电极反应式的书写、仪器的选择等