Question

【题目】铝是最重要的金属之一，铝及其化合物在生活中有广泛的用途。

(1)纳米铝粉可以作高效催化剂、导电膜层、高档金属颜料等。普通铝在空气中能稳定存在，而纳米铝粉在空气中能自燃，从影响反应速率的角度分析其原因是________。

(2)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来治炼金属锰。

①该反应的化学方程式为_________________。

②MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解，同时产生无色无味的气体。该反应的离子方程式是_____________，该反应中还原剂是___________。

(3)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为：4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O将产生的气体通过下图所示装置。

①集气瓶中收集到的气体是_________(填化学式)。

②B中酸性KMnO4溶液褪色(MnO4—还原为Mn2+)，发生反应的离子方程式为__________。

(4)Al(OH)3是重要化工原料。电解法制备高品质Al(OH)3的装置如图(中间用离子交换膜隔开)，电解总反应方程式为4NaAlO2＋10H2O4Al(OH)3↓＋4NaOH＋O2↑＋2H2↑，阳极的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】纳米铝粉的表面积大，与氧气的接触更加充分 3MnO2＋4Al3Mn＋2A12O3 MnO2＋H2O2＋2H+=Mn2+＋O2↑＋2H2O H2O2 N2 5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+ 4AlO2-+6H2O-4e-=4Al（OH）3↓+O2↑

【解析】

（1）纳米铝粉的表面积比普通铝大，与氧气的接触更加充分，所以纳米铝粉在空气中能自燃，故答案为：纳米铝粉的表面积大，与氧气的接触更加充分；

（2）①高温时，铝与二氧化锰发生铝热反应生成锰和氧化铝，反应的方程式为3MnO2＋4Al3Mn＋2A12O3，故答案为：3MnO2＋4Al3Mn＋2A12O3；

②由题意，MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解，同时产生无色无味的气体，说明Mn元素化合价降低被还原，MnO2做氧化剂被还原为Mn2+，氧元素化合价升高被氧化，H2O2做还原剂被氧化生成氧气，反应的化学方程式为MnO2＋H2O2＋2H+=Mn2+＋O2↑＋2H2O，故答案为：MnO2＋H2O2＋2H+=Mn2+＋O2↑＋2H2O；H2O2；

（3）①由装置图可知，NH4Al(SO4)2·12H2O煅烧分解生成的气体中，NH3和SO3被饱和亚硫酸钠吸收，二氧化硫被高锰酸钾吸收，所以最后集气瓶中收集到的气体是N2，故答案为：N2；

②SO2具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成SO42-和Mn2+离子，反应的方程式为5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+，故答案为：5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+；

（4）由电解总方程式可知，电解偏铝酸钠溶液制取氢氧化铝时，阳极上水电离出的氢氧根放电生成氧气，破坏水的电离平衡生成氢离子，氢离子与偏铝酸根及水生成氢氧化铝沉淀，电极反应式为4AlO2-+6H2O-4e-=4Al（OH）3↓+O2↑，故答案为：4AlO2-+6H2O-4e-=4Al（OH）3↓+O2↑。