Question

【题目】聚合氯化铝([Al2( OH)nCl6-n]m}是一种新型高效净水剂，与一般絮凝剂相比，它的吸附能力强、絮凝率高，可由AlCl3经水解法制得。回答下列问题：

(1)工业上可用Cl2、Al2O3和焦炭在高温下反应制取AlCl3

已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2

2Al(s)+3Cl2(g)=2A1Cl3(g) △H3

①Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) △H=____________________。

②反应3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高温下较难发生，但加入焦炭后可提高氯气的转化率，原因是_________________________________。

(2)AlCl3在水溶液中分三步水解

Al3++H2OAl(OH)2++H+ K1

Al(OH)2++H2OAl(OH)2++H+ K2

Al(OH)2++ H2OAl(OH)3+H+ K3

①K1、K2、K3由小到大的顺序是_______________________。

②控制溶液的pH在一定范围内，上述水解产物才能聚合生成聚合氯化铝。pH偏小时，Al3+的水解程度弱；pH偏大时的影响是___________________________。

(3)已知有如下可逆反应：

298K时，将1mL 1 mol·L-1 AlCl3溶液与1mL2 a mol ·L-1H2QSI溶液混合发生上述反应，溶液中c[Al(HQSI)2+]与时间(t)的关系如图所示。

①下列可判断该反应达到平衡状态的是______________(填标号)。

A.溶液的pH不再变化 B. v(Al3+)=v [Al(HQSI)2+]

C.溶液颜色不再变化 D.c(A13+)/c(H2QSI)不再变化

②0~t2时间内，该反应的平均反应速率v(H2QSI)= _________________。

③298K时，该反应的平衡常数K=_________________。

(4)该方法制得的聚合氯化铝的优点是不含其它金属离子，但盐基度低(盐基度：衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，定义式为：盐基度=n(OH)/3n(Al)，n为物质的量)。常温下实验测量样品的盐基度，取m g样品，该样品中Al的质量分数为w；加入煮沸后冷却的蒸馏水溶解，配成1L溶液，测得该溶液pH=9.0。则其盐基度为________________。

Answer 1

【答案】 △H2+△H3-△H1 焦炭与O2反应，降低O2的浓度，导致反应不断地向正反应方向进行 K3<K2<K1(1分) 形成氢氧化铝沉淀 A、C； 2c1/t2 mol/(L·s) )

【解析】(1)已知：Ⅰ4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1

Ⅱ2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2

Ⅲ2Al(s)+3Cl2(g)=2A1Cl3(g) △H3

根据盖斯定律，由得反应①Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) △H=△H2+△H3-△H1；②反应3A12O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g)在高温下较难发生，但加入焦炭后可提高氯气的转化率，原因是焦炭与O2反应，降低O2的浓度，导致反应不断地向正反应方向进行；(2) ①盐类的水解分步进行且水解程度逐步减弱，故K1、K2、K3由小到大的顺序是K3<K2<K1；②pH偏大时Al3+水解形成氢氧化铝沉淀；(3) A.根据反应，溶液的pH不再变化，氢离子浓度不再变化，则反应达平衡状态，选项A正确；B. v(Al3+)=v [Al(HQSI)2+]，没有说明是正反应速率还是逆反应速率，不能确定正逆反应速率相等，不一定达平衡状态，选项B错误；C.反应中只有Al(HQSI)2+为有色配合物，溶液颜色不再变化，说明各浓度保持不变，反应达平衡状态，选项C正确；D.开始投料比1：2与反应计量数相等，故反应后c(A13+)/c(H2QSI)保持1：2，故比值不再变化不能说明反应达平衡，选项D错误。答案选AC；②由图中信息可知，0~t2时间内，该反应的平均反应速率v(H2QSI)=2 v[Al(HQSI)2+]= mol/(L·s)；③298K时，将1 mol ·L-1 AlCl3溶液与1mL2a mol ·L-1H2QSI溶液混合发生上述反应，达平衡时c(A13+)=(，c(H2QSI)= (，c[Al(HQSI)2+]=，c(H+)=，反应的平衡常数K=；(4)配成1L溶液，pH=9.0。则c(OHˉ)=10-5mol/L,其盐基度为n(OH)/3n(Al)==。