Question

【題目】鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al2O3，還含有Fe2O3、FeO、SiO2）中。工業(yè)上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下。

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性。

①該過(guò)程中涉及某氧化還原反應(yīng)如下，請(qǐng)完成：_______Fe2++ClO－+=Fe(OH)3↓+C1－+。

②檢驗(yàn)濾液B中是否還含有鐵元素的方法為：___________（注明試劑、現(xiàn)象）。

③將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為___________（填代號(hào)）。

a．氫氧化鈉溶液 b．硫酸溶液 c．氨水 d．二氧化碳

④由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、__________（填操作名稱）、洗滌。

（2）已知H2O2是一種弱酸，在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO2－形式存在。目前研究比較熱門的Al－H2O2燃料電池，其原理如右圖所示，電池總反應(yīng)如下：2Al+3HO2－=2AlO2－+OH－+H2O

①正極反應(yīng)式為__________。

②Al電極易被NaOH溶液腐蝕，這是該電池目前未能推廣使用的原因之一，電極被腐蝕的離子方程式為______________。

（3）鋼材鍍鋁可以防止鋼材腐蝕，在鍍鋁電解池中電解液采用熔融鹽（成分NaCl、KCl，電鍍時(shí)氯元素和鋁元素主要以AlCl4－形式存在）。不采用氯化鋁溶液的原因是____________。

（4）SiO2和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為___________（填代號(hào)）。

Answer 1

【答案】2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+ 取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說(shuō)明濾液B中不含鐵元素 c 過(guò)濾 HO2－+2e－+H2O＝3OH－ 2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑ 氯化鋁溶液中，H+得電子能力強(qiáng)于Al3+，電鍍池中陰極析出氫氣 b

【解析】

（1）①根據(jù)方程式可知，鐵元素的化合價(jià)從＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，失去1個(gè)電子。氯元素的化合價(jià)從＋1價(jià)，降低到－1價(jià)，得到2個(gè)電子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是2:1。根據(jù)原子守恒與電荷守恒可知，反應(yīng)前有水參加，反應(yīng)后有氫離子生成，因此配平后的方程式是2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+，故答案為：2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+；

②由于鐵離子能和KSCN溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，可以鑒別鐵離子。而亞鐵離子檢驗(yàn)還原性，能被氯水氧化生成鐵離子，據(jù)此可以鑒別濾液B是否含有鐵元素。即取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說(shuō)明濾液B中不含鐵元素，故答案為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說(shuō)明濾液B中不含鐵元素；

③濾液B中的鋁元素以Al3＋的形式存在，要以沉淀形式析出，需要加入堿液。由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以不能選擇強(qiáng)堿，最好選擇弱堿氨水，c正確，故答案為：c；

④冷卻結(jié)晶后有晶體析出，因此分離出晶體的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是過(guò)濾，故答案為：過(guò)濾；

（2）①原電池中負(fù)極，失去電子，正極得到電子。則根據(jù)方程式2Al+3HO2－=2AlO2－+OH－+H2O可知，負(fù)極是鋁失去電子，正極是HO2－得到電子，所以正極的電極反應(yīng)式是HO2－+2e－+H2O＝3OH－，故答案為：HO2－+2e－+H2O＝3OH－；

②金屬鋁能被氫氧化鈉溶液溶解，生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式是2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑，故答案為：2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑；

（3）鋁是活潑的金屬，金屬活動(dòng)順序表中位于氫的前面，在氯化鋁溶液中，H+得電子能力強(qiáng)于Al3+，電鍍池中陰極析出氫氣，Al3+不放電，得不到金屬鋁，故答案為：氯化鋁溶液中，H+得電子能力強(qiáng)于Al3+，電鍍池中陰極析出氫氣；

（4）a是蒸發(fā)。不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；b是鐵坩堝，可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，正確；c是試管，不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；d是瓷坩堝，瓷坩堝中含有二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，不能熔融氫氧化鈉，不正確，答b正確，故答案為：b。