Question

【题目】铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。

①该过程中涉及某氧化还原反应如下，请完成：_______Fe2++ClO－+=Fe(OH)3↓+C1－+。

②检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：___________（注明试剂、现象）。

③将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为___________（填代号）。

a．氢氧化钠溶液 b．硫酸溶液 c．氨水 d．二氧化碳

④由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、__________（填操作名称）、洗涤。

（2）已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO2－形式存在。目前研究比较热门的Al－H2O2燃料电池，其原理如右图所示，电池总反应如下：2Al+3HO2－=2AlO2－+OH－+H2O

①正极反应式为__________。

②Al电极易被NaOH溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一，电极被腐蚀的离子方程式为______________。

（3）钢材镀铝可以防止钢材腐蚀，在镀铝电解池中电解液采用熔融盐（成分NaCl、KCl，电镀时氯元素和铝元素主要以AlCl4－形式存在）。不采用氯化铝溶液的原因是____________。

（4）SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为___________（填代号）。

Answer 1

【答案】2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+ 取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素 c 过滤 HO2－+2e－+H2O＝3OH－ 2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑ 氯化铝溶液中，H+得电子能力强于Al3+，电镀池中阴极析出氢气 b

【解析】

（1）①根据方程式可知，铁元素的化合价从＋2价升高到＋3价，失去1个电子。氯元素的化合价从＋1价，降低到－1价，得到2个电子，则根据电子的得失守恒可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比是2:1。根据原子守恒与电荷守恒可知，反应前有水参加，反应后有氢离子生成，因此配平后的方程式是2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+，故答案为：2Fe2++ClO－+5H2O＝2Fe(OH)3↓+C1－+4H+；

②由于铁离子能和KSCN溶液发生显色反应，可以鉴别铁离子。而亚铁离子检验还原性，能被氯水氧化生成铁离子，据此可以鉴别滤液B是否含有铁元素。即取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素，故答案为：取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素；

③滤液B中的铝元素以Al3＋的形式存在，要以沉淀形式析出，需要加入碱液。由于氢氧化铝是两性氢氧化物，所以不能选择强碱，最好选择弱碱氨水，c正确，故答案为：c；

④冷却结晶后有晶体析出，因此分离出晶体的实验操作应该是过滤，故答案为：过滤；

（2）①原电池中负极，失去电子，正极得到电子。则根据方程式2Al+3HO2－=2AlO2－+OH－+H2O可知，负极是铝失去电子，正极是HO2－得到电子，所以正极的电极反应式是HO2－+2e－+H2O＝3OH－，故答案为：HO2－+2e－+H2O＝3OH－；

②金属铝能被氢氧化钠溶液溶解，生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式是2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑，故答案为：2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑；

（3）铝是活泼的金属，金属活动顺序表中位于氢的前面，在氯化铝溶液中，H+得电子能力强于Al3+，电镀池中阴极析出氢气，Al3+不放电，得不到金属铝，故答案为：氯化铝溶液中，H+得电子能力强于Al3+，电镀池中阴极析出氢气；

（4）a是蒸发。不能熔融二氧化硅和氢氧化钠，不正确；b是铁坩埚，可以熔融二氧化硅和氢氧化钠，正确；c是试管，不能熔融二氧化硅和氢氧化钠，不正确；d是瓷坩埚，瓷坩埚中含有二氧化硅能和氢氧化钠反应，不能熔融氢氧化钠，不正确，答b正确，故答案为：b。