Question

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該過程中涉及某氧化還原反應(yīng)如下，請完成：□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）．
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）．

Answer 1

解：（1）①濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，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，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；亞鐵離子被氧化為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀，次氯酸根離子被還原為氯離子；反應(yīng)的兩種方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+C1^-+4H⁺；
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+C1^-+4H⁺；
②濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，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，說明濾液B中不含鐵元素；
③濾液中含有的是氯化鋁溶液，將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出；
a、氫氧化鈉溶液可以沉淀鋁離子但過了會溶解氫氧化鋁，故a不是最好；
b．硫酸溶液不能沉淀鋁離子，故b不符合；
c．過量的氨水和鋁離子形成氫氧化鋁沉淀過濾得到氫氧化鋁固體，故c符合；
d．二氧化碳和氯化鋁不反應(yīng)不能生成氫氧化鋁沉淀，故d不符合；
故答案為：c；
④加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌；
故答案為：過濾；
（2）①H₂O₂是一種弱酸，在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO₂^-形式存在，Al-H₂O₂燃料電池，電池總反應(yīng)如下：2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O，失電子的再原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)電池反應(yīng)也是化合價(jià)變化判斷，正極上的反應(yīng)物質(zhì)為HO₂^-，得到電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為：HO₂^-+2e^-+H₂O=3OH^-；
故答案為：HO₂^-+2e^-+H₂O=3OH^-；
②原電池中鋁在堿溶液中生成偏鋁酸鹽和氫氣；反應(yīng)的兩種方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3），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溶液中氫離子得到電子能力強(qiáng)于鋁離子，不能實(shí)現(xiàn)度鋁的目的．
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、蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；故a不符合；
b、鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉；故b符合；
c、玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；故c不符合；
d、瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；故d不符合；
故答案為：b；
分析：（1）①依據(jù)流程分析，濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，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，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平計(jì)算寫出；
②檢驗(yàn)濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，先檢驗(yàn)是否含鐵離子，再檢驗(yàn)是否含亞鐵離子；
③濾液B中鋁元素為氯化鋁，依據(jù)氫氧化鋁溶液強(qiáng)酸強(qiáng)堿，不溶于弱酸弱堿選擇；
④加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
（2）①依據(jù)電池反應(yīng)分析負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)；
②原電池中鋁做負(fù)極失電子，在堿溶液中生成偏鋁酸鹽；
（3）氯化鋁溶液中電解氫離子得到電子能力強(qiáng)于鋁離子，電解得不到鍍鋁的結(jié)果；
（4）a、蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
b、鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉；
c、玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
d、瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
點(diǎn)評：本題考查了鎂鋁性質(zhì)的綜合應(yīng)用和氧化鋁提純制備流程分析應(yīng)用，原電池、電解池原理的應(yīng)用和電極反應(yīng)書寫，蒸干灼燒熔融氫氧化鈉的儀器選擇，題目難度中等．