Question

[化學-化學與技術]
元素鋁是在生產、生活中應用廣泛的金屬元素．
（1）從礦石提取氧化鋁：礦石與NaOH溶液高溫反應，然后降溫析出晶體，再經凈化和高溫煅燒得到氧化鋁．降溫析出晶體時的反應方程式為：

 

．
（2）氧化鋁是工業電解冶煉鋁的重要原料，生產中加入冰晶石（Na₃AlF₆），其作用是

 

．工業冶煉鋁的裝置示意圖如圖：
①陰極的反應式

 

，
②在電解池工作過程中，需要不斷補充陽極材料，原因是

 

．
（3）有資料介紹：溶液中鋁元素以氫氧化物[用Al（OH）₃表示]形式存在的pH范圍是3.8～10．現有A、B兩種均含鋁元素形成的某種離子溶液，其pH分別為1、13，兩溶液等體積混合時反應的離子方程式為

 

．
（4）一種新型高效凈水劑PAFC--聚合氯化鐵鋁[A1Fe（OH）_nCl_6-n]_m，廣泛用于日常生活用水和工業污水的處理．有關PAFC的說法正確的是

 

．（填選項）
A．PAFC中鐵元素顯+2價
B．PAFC用于凈水時，比用相同量的氯化鋁和氯化鐵對水的pH改變小
C．PAFC可看作一定比例的氯化鐵與氯化鋁水解的中間產物
D．PAFC在強酸性和強堿性溶液中都能穩定存在．

Answer 1

分析：（1）礦石與NaOH溶液高溫反應，然后降溫析出晶體，再經凈化和高溫煅燒得到氧化鋁，說明析出晶體為Al（OH）₃；
（2）氧化鋁熔點高難于熔融電解，生產中加入冰晶石（Na₃AlF₆），降低氧化鋁熔點，利于熔融電解；
①電解過程中陰極上鋁得到電子生成鋁；
②電解氧化鋁陽極上是氧離子失電子發生氧化反應生成氧氣，氧氣和電極石墨反應生成二氧化碳損耗電極；
（3）依據鋁離子水解顯酸性，四羥基合鋁酸根離子水解 顯堿性，混合后水解相互促進生成氫氧化鋁沉淀；
（4）A、依據化合物元素化合價代數和為0分析計算；
B、它用于凈化水時對水的pH的改變，比相同量的AlCl₃和FeCl₃都大；
C、這種堿式鹽可看做FeC_l3、AlCl₃水解的中間產物；
D、它在強酸性和強堿性溶液中都不能穩定存在．

解答：解：（1）礦石與NaOH溶液高溫反應，然后降溫析出晶體，再經凈化和高溫煅燒得到氧化鋁，說明析出晶體為Al（OH）₃；礦石中氧化鋁溶于氫氧化鈉溶于生成四羥基合鋁酸鈉高溫分解生成氫氧化鋁和氫氧化鈉，析出晶體的反應為NaAl（OH）₄=Al（OH）₃↓+NaOH，
故答案為：NaAl（OH）₄=Al（OH）₃↓+NaOH；
（2）氧化鋁熔點高難于熔融電解，生產中加入冰晶石（Na₃AlF₆），降低氧化鋁熔點，利于熔融電解，降低氧化鋁熔點，使其在1000℃左右即可熔化，
故答案為：作（助）熔劑；
①電解過程中陰極上鋁得到電子生成鋁；電極反應為：Al³⁺+3e^-=Al，故答案為：Al³⁺+3e^-=Al；
②電解氧化鋁陽極上是氧離子失電子發生氧化反應生成氧氣，氧氣和電極石墨反應生成二氧化碳，電極石墨不斷被消耗，所以需要不斷補充石墨電極，
故答案為：電解陽極產生O₂，在高溫條件下，石墨陽極被不斷的氧化為CO₂；
（3）A、B兩種均含鋁元素形成的某種離子溶液，其pH分別為1、13，說明溶液呈酸性是因為Al³⁺水解，溶液呈堿性為NaAl（OH）₄溶液水解顯堿性；混合后水解相互促進反應生成氫氧化鋁沉淀；反應的離子方程式為：Al³⁺+3[Al（OH）₄]^-=4Al（OH）₃↓，故答案為：Al³⁺+3[Al（OH）₄]^-=4Al（OH）₃↓；
（4）A、陰離子總價態：6-n+n=6，鋁只有+3價，所以Fe就是6-3=3，外面的m只是表示這樣一個分子聚合度，與價態無關，故A錯誤；
B、PAFC用于凈水時，氫氧根離子的存在對水的電離期待抑制作用，比用相同量的氯化鋁和氯化鐵對水的pH改變小，故B正確；
C、PAFC是堿式復鹽可看作一定比例的氯化鐵與氯化鋁水解的中間產物，故C正確；
D、PAFC是堿式復鹽，在強酸性和強堿性溶液中都不能穩定存在，故D錯誤；
故答案為：BC．

點評：本題考查了電解原理的應用分析，電解過程的反應判斷，電極書寫方法，化合物組成結構的理解和性質的判斷，題目難度中等．