Question

【題目】鎂、鋁及其化合物在生產(chǎn)生活中具有重要的應(yīng)用．回答下列問題：

(1)工業(yè)上冶煉金屬鎂是采用惰性電極電解熔融MgCl2的方法，此時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為：______；

(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化為Fe3+，然后加入少量堿性物質(zhì)至溶液pH=4，此時(shí)c(Fe3+)=______mol/L[已知Fe(OH)3的Ksp=4×10﹣38]

(3)工業(yè)上冶煉金屬鋁則是采用惰性電極電解熔融Al2O3的方法，關(guān)于為什么不采用電解熔融AlCl3的方法的敘述正確的是______(選擇填空)：

A．AlCl3是非電解質(zhì) B．AlCl3水溶液不導(dǎo)電 C．AlCl3是共價(jià)化合物 D．AlCl3熔點(diǎn)太高

(4)用碳棒做電極電解熔融Al2O3時(shí)，陽(yáng)極需要定期更換，其原因是________(用電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式回答)；

(5)已知：Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1工業(yè)上利用惰性電極電解熔融Al2O3冶煉鋁，每消耗1000kJ電能時(shí)，生成27gAl，則電解過程中能量利用率為_______．

(6)明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)212H2O，它可以作為凈水劑，用離子方程式表示其能夠凈水的原因______；向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時(shí)，溶液的pH___7(填＞、＜、=)；

(7)若在空氣中加熱固體MgCl26H2O，可水解生成Mg(OH)Cl，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式______，所以，為了抑制MgCl26H2O在加熱時(shí)水解，可在干燥的______氣流中加熱，可得到無(wú)水氯化鎂．

Answer 1

【答案】Mg2++2e﹣=Mg 4×10﹣8 C 2O2﹣﹣4e﹣=O2 80% Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+ ＞ MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑ HCl

【解析】

本題考查的是常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用、電解原理。

（1）電解時(shí)陰極是陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，鎂離子得到電子生成鎂單質(zhì)；

（2）依據(jù)溶液中的溶度積計(jì)算鐵離子濃度；

（3）氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融固體不能電離出陰陽(yáng)離子；

（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽(yáng)極上氧離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，氧氣和碳反應(yīng)生成二氧化碳，消耗電極需要定期補(bǔ)充；

（5）根據(jù)Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1，則生成27gAl即1mol時(shí)要吸收=800KJ的熱量，據(jù)此計(jì)算；

（6）明礬溶于水發(fā)生水解，鋁離子水解生成氫氧化鋁和硫酸，氫氧化鋁具有凈水作用，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時(shí)硫酸鋁鉀和氫氧化鋇物質(zhì)的量之比等于1：2反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鉀和水；

（7）若在空氣中加熱MgCl26H2O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；

（1）電解熔融MgCl2可得到金屬鎂，鎂離子在陰極放電，電極反應(yīng)方程式為：Mg2++2e-=Mg。本小題答案為：Mg2++2e-=Mg。

（2）除去MgCl2溶液中的Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化為Fe3+，然后加入少量堿性物質(zhì)至溶液pH=4，c（H+）=10-4mol/L，c（OH-）==10-10mol/L，此時(shí)c（Fe3+）=

= =4×10-8。本小題答案為：4×10-8。

（3）工業(yè)上冶煉金屬鋁則是采用惰性電極電解熔融Al2O3的方法，不采用電解熔融AlCl3的方法是因?yàn)槁然�鋁是共價(jià)化合物，固體熔融會(huì)升華，不能得到陰陽(yáng)離子，不能發(fā)生電解反應(yīng)得到金屬鋁，氯化鋁溶于水完全電離屬于電解質(zhì)。本小題答案為：C。

（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽(yáng)極上氧離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)為：2O2--4e-=O2，在冶煉過程中，陽(yáng)極材料碳被氧氣氧化成一氧化碳，反應(yīng)為C+O2 CO2或2C+O22CO，所以需定期地進(jìn)行更換。本小題答案為：C+O2 CO2或2C+O22CO。

（5）由Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1，則生成27gAl即1mol時(shí)要吸收

=800KJ的熱量，所以電解過程中能量利用率為×100%=80%。本小題答案為：80%。（6）明礬溶于水發(fā)生水解，鋁離子水解生成氫氧化鋁和硫酸，氫氧化鋁具有凈水作用，即Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時(shí)硫酸鋁鉀和氫氧化鋇物質(zhì)的量之比等于1：2反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鉀和水；偏鋁酸鉀溶液中水解溶液顯堿性，溶液pH>7。本小題答案為：Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+；>。

（7）若在空氣中加熱MgCl26H2O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式為：MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑；氯化鎂水解顯酸性，氯化氫氣流中加熱防止水解，HCl氣流可抑制Mg2+水解。本小題答案為：MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑；HCl。