Question

2．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：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，此時(shí)c（Fe³⁺）=4×10^-8mol/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C（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)，陽極需要定期更換，其原因是2O^2--4e^-=O₂
C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂或2C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（用電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式回答）；
（5）已知：Al₂O₃（熔融，l）=2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）△H=1600KJ•mol^-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_80%．
（6）明礬的化學(xué)式為KAl（SO₄）₂•12H₂O，它可以作為凈水劑，用離子方程式表示其能夠凈水的原因
Al³⁺+3H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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)，溶液的pH＞7（填＞、＜、=）；
（7）若在空氣中加熱固體MgCl₂•6H₂O，可水解生成Mg（OH）Cl，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑，所以，為了抑制MgCl₂•6H₂O在加熱時(shí)水解，可在干燥的HCl氣流中加熱，可得到無水氯化鎂．

Answer 1

分析 （1）電解時(shí)陰極是陽離子得到電子發(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離子；
（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽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1）=2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）△H=+1600kJ•mol^-1，則生成27gAl即1mol時(shí)要吸收$\frac{1600}{2}$=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MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；

解答 解：（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，故答案為：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^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10^-10mol/L，此時(shí)c（Fe³⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=4×10^-8，
故答案為：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)，故答案為：C；
（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽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：2O^2--4e^-=O₂，在冶煉過程中，陽極材料碳被氧氣氧化成一氧化碳，反應(yīng)為C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂或2C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，所以需定期地進(jìn)行更換，
故答案為：2O^2--4e^-=O₂，C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂或2C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO； 
（5）由Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）△H=+1600kJ•mol^-1，則生成27gAl即1mol時(shí)要吸收$\frac{1600}{2}$=800KJ的熱量，所以電解過程中能量利用率為$\frac{80}{1000}$×100%=80%，故答案為：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 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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，
故答案為：Al³⁺+3H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，＞；
（7）若在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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；
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑；HCl；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見化合物性質(zhì)、電解原理、鹽類水解應(yīng)用、溶度積常數(shù)的計(jì)算，是考查重點(diǎn)，題目難度中等．