Question

2．鋁及其化合物在生產(chǎn)生活中具有重要的作用．
（1）鋁屬于活潑金屬卻能在空氣中穩(wěn)定存在，原因是（用化學(xué)用語及相關(guān)文字說明表達式為4Al+3O₂=2Al₂O₃，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護內(nèi)層金屬不被氧化．
（2）下列實驗?zāi)鼙容^鎂和鋁的金屬性強弱的是c（填字母序號）．
a．測定鎂和鋁的導(dǎo)電性強弱
b．測定等物質(zhì)的量濃度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1mol/LAlCl₃和0.1mol/L MgCl₂中加過量NaOH溶液
（3）冶煉金屬鋁時，用石墨做電極電解熔融Al₂O₃（填化學(xué)式），液態(tài)鋁在陰（填“陰”或“陽”）極得到．
（4）AlCl₃與NaN₃在高溫下反應(yīng)可制得高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化鋁（AlN），且生成N₂．
NaN3晶體中陰、陽離子個數(shù)比為1：1，寫出反應(yīng)化學(xué)方程式為AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN．
（5）聚合鋁（PAC）是一種新型高效的無機高分子絮凝劑，廣泛用于水的處理．用鋁灰、鋁土礦、鋁渣等為原料（主要成分為Al、Al₂O₃）可制取聚合鋁．實驗步驟如下：

①寫出酸溶過程中發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)的離子方程式：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O
②聚合鋁（PAC）的分子式為[Al₂（OH）_aCl_b]_m，聚合鋁中OH^-與Al³⁺的比值對凈水效果有很大影響，定義鹽基度B=n（OH^-）：3n（Al ³⁺ ），當(dāng)B=$\frac{2}{3}$時，b=2（填入合適數(shù)字）．
③制取聚合鋁的方法有多種，若將步驟I后的溶液pH直接調(diào)制4.2-4.5時，將在過程II發(fā)生聚合而得到某種聚合鋁Al_m（OH）_nCl_3m-n，寫出生成該聚合鋁的離子反應(yīng)方程式是nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺．

Answer 1

分析 （1）鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，而鋁在空氣中穩(wěn)定存在，是因表面生成致密的氧化膜；
（2）金屬性強弱的判斷方法有：置換氫氣的難易程度、其最高價氧化物的水化物的堿性強弱、相同類型的鹽的pH大�。�
（3）工業(yè)上用石墨做電極電極熔融氧化鋁制備金屬鋁，鋁離子在陰極得到電子生成金屬鋁；
（4）NaN₃晶體中陰離子為N₃^-、陽離子為Na⁺，AlCl₃與NaN₃在高溫下反應(yīng)可制得高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化鋁（AlN），且生成N₂．結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（5）①酸溶過程中發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)是氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與水；
②B=n（OH^-）/3n（Al³⁺）=2/3時，則n（OH^-）=2n（Al³⁺），由[Al₂（OH）_aCl_b]_m可知a=4，再根據(jù)化合價代數(shù)和為0計算b的值；
③步驟I后的溶液為鋁鹽溶液，若將步驟I后的溶液pH直接調(diào)制4.2-4.5時，將在過程II發(fā)生聚合而得到某種聚合鋁Al_m（OH）_nCl_3m-n，結(jié)合原子守恒書寫化學(xué)方程式；

解答 解：（1）鋁在空氣中穩(wěn)定存在，其原因是在常溫下Al與氧氣反應(yīng)，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護內(nèi)層金屬不被氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Al+3O₂=2Al₂O₃，
故答案為：4Al+3O₂=2Al₂O₃，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護內(nèi)層金屬不被氧化；
（2）a．金屬的導(dǎo)電性強弱不能證明金屬的金屬性強弱，故a錯誤；
b．測定等物質(zhì)的量濃度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液的pH，鋁離子和鎂離子濃度不同水解程度不同，不能證明金屬活潑性，故b錯誤；
c．氫氧化鎂不溶于氫氧化鈉，而氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉，說明氫氧化鎂的堿性大于氫氧化鋁，所以能比較兩種金屬的金屬性強弱，故c正確；
故答案為：c；
（3）冶煉金屬鋁時，用石墨做電極電解熔融Al₂O₃，陰極上Al³⁺+3e^-=Al，故答案為：Al₂O₃，陰；
（4）NaN₃晶體中陰離子為N₃^-、陽離子為Na⁺，晶體中陰、陽離子個數(shù)比為1：1，AlCl₃與NaN₃在高溫下反應(yīng)可制得高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化鋁（AlN），且生成N₂．結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN，
故答案為：1：1；AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN；
（5）①酸溶過程中發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)是氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與水，反應(yīng)離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
②B=n（OH^-）/3n（Al³⁺）=2/3時，則n（OH^-）=2n（Al³⁺），由[Al₂（OH）_aCl_b]_m可知a=4，根據(jù)化合價代數(shù)和為0有3×2+4×（-1）+b×（-1）=0，解得b=2，故答案為：2；
③步驟I后的溶液為鋁鹽溶液，若將步驟I后的溶液pH直接調(diào)制4.2-4.5時，將在過程II發(fā)生聚合而得到某種聚合鋁Al_m（OH）_nCl_3m-n，結(jié)合原子守恒書寫化學(xué)方程式為：
nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺，
故答案為：nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺；

點評 本題考查了物質(zhì)實制備、物質(zhì)性質(zhì)、離子方程式書寫等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．