Question

18．鋁在日常生活中應(yīng)用十分廣泛，工業(yè)上用鋁土礦生產(chǎn)鋁．完成下列填空：
（1）鋁元素的原子核外共有5種能級(jí)的電子，共占據(jù)7個(gè)軌道．
（2）某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)．
下列反應(yīng)速率（v）和溫度（T）的關(guān)系示意圖中與鋁熱反應(yīng)最接近的是b（選填序號(hào)）．

（3）新型鋁-氧電池用于潛水艇動(dòng)力源，其原理可以看作鋁在強(qiáng)堿性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕．
①寫(xiě)出鋁-氧電池正極上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
②鋁-氧電池在使用過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（4）用NaOH溶解鋁土礦后再通入足量CO₂，可析出Al（OH）₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NaAlO₂+CO₂+2H₂O→Al（OH）₃↓+NaHCO₃在上述反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物中，屬于非極性分子的電子式為，屬于弱電解質(zhì)的是H₂O、Al（OH）₃．
（5）工業(yè)上采用石墨為電極點(diǎn)解氧化鋁的方法制備金屬鋁，點(diǎn)解過(guò)程中需時(shí)常補(bǔ)充陽(yáng)極的石墨塊，其原因是電解過(guò)程中生成的氧氣全部與石墨電極反應(yīng)，消耗石墨電極．
（6）碳熱還原氯化法從鋁土礦中煉鋁具有步驟簡(jiǎn)單，原料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，其原理如下：
Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）$\stackrel{高溫}{→}$3AlCl（g）+3CO（g）
3AlCl（g）$\stackrel{低溫}{→}$2Al（l）+AlCl₃（g）
請(qǐng)簡(jiǎn)述碳熱還原氯化法煉鋁的操作步驟．
①將Al₂O₃與焦炭的混合物加入高溫反應(yīng)容器中，通入AlCl₃氣體．
②將生成的AlCl通入到低溫反應(yīng)容器中．
③分離出鋁，并將AlCl₃（g）通入到高溫反應(yīng)容器中循環(huán)使用．

Answer 1

分析 （1）鋁元素基態(tài)原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，原子核外共有5種能級(jí)的電子，共占據(jù)7個(gè)軌道；
（2）根據(jù)通過(guò)加熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)以及鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)以及溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快；
（3）①鋁-氧電池正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)；
②根據(jù)電池的總反應(yīng)判斷電解質(zhì)pH的變化；
（4）二氧化碳分子中含有兩個(gè)碳氧雙鍵，碳原子最外層為8個(gè)電子；弱酸、弱堿以及水屬于弱電解質(zhì)；
（5）電解過(guò)程中生成的氧氣全部與石墨電極反應(yīng)生成C0和C0₂氣體；
（6）根據(jù)碳熱還原氯化法從鋁土礦中煉鋁的步驟來(lái)進(jìn)行即可．

解答 解：（1）鋁元素基態(tài)原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，原子核外共有5種能級(jí)的電子，共占據(jù)7個(gè)軌道，故答案為：5；7；
（2）因通過(guò)加熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)，所以開(kāi)始速率為零，一旦反應(yīng)，反應(yīng)放熱，溫度不斷升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，故選：b；
（3）①鋁-氧電池正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②鋁-氧電池在使用過(guò)程中，負(fù)極反應(yīng)為Al+4OH^-═[Al（OH）₄]^-+3e^-，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，總反應(yīng)是：4OH^-+4Al+3O₂+6H₂O═4[Al（OH）₄]^-，電解質(zhì)溶液的pH減小，故答案為：減�。�
（4）二氧化碳為直線型結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，分子中存在兩個(gè)碳氧雙鍵，二氧化碳的電子式為，弱堿Al（OH）₃、水屬于弱電解質(zhì)；故答案為：；H₂O、Al（OH）₃；
（5）工業(yè)上采用石墨為電極點(diǎn)解氧化鋁的方法制備金屬鋁，電解過(guò)程中生成的氧氣全部與石墨電極反應(yīng)生成C0和C0₂氣體，因此，需要不斷補(bǔ)充石墨電極，故答案為：
電解過(guò)程中生成的氧氣全部與石墨電極反應(yīng)，消耗石墨電極；
（6）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)：Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）$\stackrel{高溫}{→}$3AlCl（g）+3CO（g）、3AlCl（g）$\stackrel{低溫}{→}$2Al（l）+AlCl₃（g），得到碳熱還原氯化法煉鋁的操作步驟：將Al₂O₃與焦炭的混合物加入高溫反應(yīng)容器中，通入AlCl₃氣體，使得第一步反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生；將生成的AlCl通入到低溫反應(yīng)容器中，發(fā)生第二步反應(yīng)；最后分離出鋁，并將AlCl₃（g）通入到高溫反應(yīng)容器中繼續(xù)參與第一步反應(yīng)，循環(huán)使用，
故答案為：將生成的AlCl通入到低溫反應(yīng)容器中；分離出鋁，并將AlCl₃（g）通入到高溫反應(yīng)容器中循環(huán)使用．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及原電池和電解池的工作原理知識(shí)一斤基本概念的考查，注意知識(shí)的歸納和梳理是解題的關(guān)鍵，難度中等．