Question

【題目】聚合氯化鋁晶體([Al2(OH)nCl(6-n)XH2O]m)是一種高效無機水處理劑。它的制備原理是調節AlCl3溶液的pH，通過促進其水解而結晶析出。

回答下列問題：

(1)鋁原子核外能量最高的電子有_____個。分析AlCl3熔點較低的原因(熔點：AlCl3—194℃，Al2O3—2054℃，NaCl—801℃)。____________________________________________________

(2)比較聚合氯化鋁晶體中同周期兩種元素的原子半徑，并用原子結構知識說明理由。___________

(3)鋁灰(主要成分為Al、Al2O3，另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3雜質)可制備AlCl3，如果先除去鋁灰中的金屬氧化物雜質可選用__________(選填：“強堿”或“強酸”)。寫出其中Al發生反應的離子方程式_______________________________。

(4)制備聚合氯化鋁晶體，需嚴格控制溶液的pH在4.0～4.5才能使產率達到最大。結合AlCl3水解的離子方程式，用化學平衡移動原理解釋控制pH在4.0～4.5之間的原因_______________________________

Answer 1

【答案】1 AlCl3是分子晶體，分子間以較弱的分子間作用力結合 Al>Cl；Al和Cl原子核外電子層數相同，Al比Cl的核電荷數小，核對外層電子的吸引力也小，所以半徑也小 強堿 2OH-+2Al+2H2O→2AlO2-+3H2↑ Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；pH太小，氯化鋁的水解平衡向左移動，產率減小；pH太大則水解平衡向右移動，生成氫氧化鋁沉淀，產率也會下降

【解析】

（1）根據Al原子的核外電子排布1s22s22p63s23p1可得；AlCl3是分子晶體，熔沸點低；

（2）聚合氯化鋁晶體中同周期兩種元素的原子為Al和Cl，電子層數均為3，核外電子數不同，原子核對核外電子的吸引力不同；

（3）鋁灰（主要成分為Al、Al2O3，另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3雜質）可制備AlCl3，只有Al、Al2O3溶于強堿生成偏鋁酸鹽，與金屬氧化物雜質分離，再將偏鋁酸鹽用鹽酸酸化得AlCl3；

（4）AlCl3水解的離子方程式為Al3＋+3H2OAl（OH）3+3H＋，根據酸堿性對平衡的影響分析。

（1）Al核電荷數為13，具有3個電子層，最外層電子數為3，核外電子排布式為：1s22s22p63s23p1，3p為能量最高的軌道，只有一個電子；AlCl3是分子晶體，分子間作用力較弱，故AlCl3熔點較低；

（2）聚合氯化鋁晶體中同周期兩種元素的原子為Al和Cl，Al和Cl原子核外電子層數相同，Al比Cl的核電荷數小，核對外層電子的吸引力也小，所以半徑也小，故Al＞Cl；

（3）鋁灰中只有Al、Al2O3溶于強堿生成偏鋁酸鹽，與金屬氧化物雜質分離，發生的反應為：2OH－+2Al+2H2O→2AlO2－+3H2↑；

（4）AlCl3水解的離子方程式為：Al3＋+3H2OAl（OH）3+3H＋，pH太小，氯化鋁的水解平衡向左移動，產率減小，pH太大則水解平衡向右移動，生成氫氧化鋁沉淀，產率也會下降，故需需嚴格控制溶液的pH；