Question

2．铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料．
（1）铝元素在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族．
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示．

①该电池的总反应化学方程式为4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②电池中NaCl的作用是增强溶液的导电能力．
③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺．
④某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3mol•L^-1，则该过程中消耗铝的质量为2.7g．
（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理．
①氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为．
②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．

Answer 1

分析 （1）根据铝的电子层数和最外层电子数确定其在周期表中的位置；
（2）①铝和氧气、水能反应生成氢氧化铝；
②溶液中自由移动的离子浓度越大，溶液的导电性越强；
③阳极上失电子发生氧化反应；
④先根据氢氧化钠的物质的量计算电解时转移电子的物质的量，再根据原电池中电池的效率计算原电池中转移电子的物质的量，最后根据转移电子的物质的量计算消耗的铝的质量；
（3）①根据氯化铝的结构特点结合题意写出结构式；
②根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式．

解答 解：（1）铝原子原子核外有3个电子层，最外层上有3个电子，所以其在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族，故答案为：第三周期第ⅢA族；
（2）①铝和氧气、水能反应生成氢氧化铝，反应方程式为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，故答案为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②溶液中自由移动的离子浓度越大，溶液的导电性越强，水是弱电解质导电能力较小，为增大水的导电性，所以加入氯化钠，故答案为：增强溶液的导电能力；
③阳极上失电子发生氧化反应，所以电解碘化钾溶液时，阳极上碘离子放电和水反应生成碘酸根离子和氢离子，电极反应式为：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺，
故答案为：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+6H⁺；
④电解氯化钠溶液后，氢氧化钠的物质的量=0.3mol/L×0.5L=0.15mol，设电解过程中电子转移的物质的量是x，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ 转移电子
2mol 2mol
0.15mol x
x=0.15mol
某铝一空气电池的效率为50%，所以原电池中转移电子的物质的量是0.3mol，设消耗铝的质量为y．
Al-3e^-=Al³⁺
27g 3mol
y 0.3mol
y=2.7g
故答案为：2.7g；
（3）①氯化铝为共价化合物，氯原子提供孤对对子，铝原子提供空轨道，形成配位键，使所有原子均达到8电子稳定结构，所以结构式为，故答案为：；

②根据题意知，反应物是氧化铝、碳和氯气，反应条件是加热，生成物是氯化铝和一氧化碳，所以其反应方程式为：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案为：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．

点评 本题考查了结构式、电极反应式、化学反应方程式的书写、物质的量的有关计算等知识点，注意氯化铝结构式的书写，为易错点，该结构式中存在配位键导致容易写错．