Question

11．鋁及其化合物在生產(chǎn)、生活中有極其廣泛的用途．
（1）化學(xué)式Mg₁₇Al₁₂的合金是一種新型的納米儲(chǔ)氫合金，其儲(chǔ)氫原來(lái)為Mg₁₇Al₁₂+17H₂═17MgH₂+12Al，得到的混合物X（17MgH₂+12Al）在一定條件下能釋放出H₂．
①M(fèi)gH₂中氫元素的化合價(jià)為-1
②將X與足量的NaOH溶液混合可得到H₂，則766gX充分反應(yīng)后可得到35molH₂
（2）將鋁片放在汞鹽溶液中，其表面會(huì)形成鋁汞合金（鋁表面的氧化膜被破壞了），從溶液中取出鋁并放置在空氣中，鋁片表面會(huì)迅速長(zhǎng)出胡須狀的“白毛”（主要成分為Al₂O₃），同時(shí)放出大量的熱．導(dǎo)致迅速長(zhǎng)出“白毛”的原因可能有：一是鋁、汞及介質(zhì)共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應(yīng)；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應(yīng)．確定前一種可能原因是否存在的簡(jiǎn)單方法是用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對(duì)比實(shí)驗(yàn)．
（3）無(wú)水AlCl₃可用作有機(jī)合成的催化劑，工業(yè)上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應(yīng)制備無(wú)水AlCl₃，該反應(yīng)的另一種產(chǎn)物是可燃性氣體，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO
（4）聚合氯化鋁鐵（PAFC）的組成可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，它是應(yīng)用廣泛的高效凈水劑．
 ①PAFC在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中均會(huì)失去凈水作用，原因是強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中三價(jià)鐵、三價(jià)鋁離子無(wú)法形成相應(yīng)膠體．
 ②為檢測(cè)PAFC中Al和Fe的含量，設(shè)計(jì)如下圖所示的流程：
 
 試劑A是氫氧化鈉溶液步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)鎂為+2價(jià)及其化合物的化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算MgH₂中氫元素的化合價(jià)；
②根據(jù)混合物X（17MgH₂+12Al）與足量的NaOH溶液混合，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)還可以生成氫氣，據(jù)此計(jì)算；
（2）從加快反應(yīng)速率的因素分析，一是鋁、汞及介質(zhì)共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應(yīng)；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應(yīng)；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如果鋁片表面會(huì)迅速長(zhǎng)出胡須狀的“白毛”，則為鋁、汞及介質(zhì)共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應(yīng)，反之則不是，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)工業(yè)上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應(yīng)制備無(wú)水AlCl₃，該反應(yīng)的另一種產(chǎn)物是可燃性氣體根據(jù)原子守恒則為CO書(shū)寫(xiě)方程式；
（4）①依據(jù)三價(jià)鐵、三價(jià)鋁離子在水中發(fā)生水解生成氫氧化鐵和氫氧化鋁的膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)來(lái)凈水分析；
②為檢測(cè)PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過(guò)濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；試劑A為氫氧化鈉溶液；步驟②中的反應(yīng)為偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁沉淀；

解答 解：（1）①因?yàn)殒V為+2價(jià)，又化合物的化合價(jià)代數(shù)和為0，所以MgH₂中氫元素的化合價(jià)為-1價(jià)，故答案為：-1；
②混合物X（17MgH₂+12Al）與足量的NaOH溶液混合，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)還生成氫氣，其方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，又766gX中含鋁的物質(zhì)的量為$\frac{766}{17×26+12×27}$×12mol=12mol，所以生成氫氣為$\frac{12}{2}$×3mol=18mol，又766gX中含MgH₂的物質(zhì)的量為$\frac{766}{17×26+12×27}$×17mol=17mol，所以一共可以達(dá)到（18+17）=35molH₂，故答案為：35；
（2）因?yàn)榧涌旆磻?yīng)速率，一是鋁、汞及介質(zhì)共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應(yīng)；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應(yīng)；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如果鋁片表面會(huì)迅速長(zhǎng)出胡須狀的“白毛”，則為鋁、汞及介質(zhì)共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應(yīng)，反之則不是，故答案為：汞作催化劑加速了鋁的氧化反應(yīng)；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對(duì)比實(shí)驗(yàn)；
（3）因?yàn)楣�業(yè)上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應(yīng)制備無(wú)水AlCl₃，該反應(yīng)的另一種產(chǎn)物是可燃性氣體根據(jù)原子守恒則為CO，所以方程式為Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO；故答案為：Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO；
（4）①因?yàn)槿齼r(jià)鐵、三價(jià)鋁離子在水中發(fā)生水解生成氫氧化鐵和氫氧化鋁的膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)來(lái)凈水，又強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中三價(jià)鐵、三價(jià)鋁離子無(wú)法發(fā)生水解生成相應(yīng)膠體，所以均會(huì)失去凈水作用；
故答案為：強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中三價(jià)鐵、三價(jià)鋁離子無(wú)法形成相應(yīng)膠體；
②為檢測(cè)PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過(guò)濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；所以試劑A為氫氧化鈉溶液，步驟②中的反應(yīng)為偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：氫氧化鈉溶液，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁及其化合物在生產(chǎn)、生活中有極其廣泛的用途，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，難度（4）掌握流程分析方法和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．