Question

2．铝及其化合物在生产生活中具有重要的作用．
（1）铝属于活泼金属却能在空气中稳定存在，原因是（用化学用语及相关文字说明表达式为4Al+3O₂=2Al₂O₃，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化．
（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是c（填字母序号）．
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1mol/LAlCl₃和0.1mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）冶炼金属铝时，用石墨做电极电解熔融Al₂O₃（填化学式），液态铝在阴（填“阴”或“阳”）极得到．
（4）AlCl₃与NaN₃在高温下反应可制得高温结构陶瓷氮化铝（AlN），且生成N₂．
NaN3晶体中阴、阳离子个数比为1：1，写出反应化学方程式为AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN．
（5）聚合铝（PAC）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理．用铝灰、铝土矿、铝渣等为原料（主要成分为Al、Al₂O₃）可制取聚合铝．实验步骤如下：

①写出酸溶过程中发生的非氧化还原反应的离子方程式：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O
②聚合铝（PAC）的分子式为[Al₂（OH）_aCl_b]_m，聚合铝中OH^-与Al³⁺的比值对净水效果有很大影响，定义盐基度B=n（OH^-）：3n（Al ³⁺ ），当B=$\frac{2}{3}$时，b=2（填入合适数字）．
③制取聚合铝的方法有多种，若将步骤I后的溶液pH直接调制4.2-4.5时，将在过程II发生聚合而得到某种聚合铝Al_m（OH）_nCl_3m-n，写出生成该聚合铝的离子反应方程式是nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺．

Answer 1

分析 （1）铝的化学性质比较活泼，而铝在空气中稳定存在，是因表面生成致密的氧化膜；
（2）金属性强弱的判断方法有：置换氢气的难易程度、其最高价氧化物的水化物的碱性强弱、相同类型的盐的pH大小；
（3）工业上用石墨做电极电极熔融氧化铝制备金属铝，铝离子在阴极得到电子生成金属铝；
（4）NaN₃晶体中阴离子为N₃^-、阳离子为Na⁺，AlCl₃与NaN₃在高温下反应可制得高温结构陶瓷氮化铝（AlN），且生成N₂．结合原子守恒配平书写化学方程式；
（5）①酸溶过程中发生的非氧化还原反应是氧化铝与盐酸反应生成氯化铝与水；
②B=n（OH^-）/3n（Al³⁺）=2/3时，则n（OH^-）=2n（Al³⁺），由[Al₂（OH）_aCl_b]_m可知a=4，再根据化合价代数和为0计算b的值；
③步骤I后的溶液为铝盐溶液，若将步骤I后的溶液pH直接调制4.2-4.5时，将在过程II发生聚合而得到某种聚合铝Al_m（OH）_nCl_3m-n，结合原子守恒书写化学方程式；

解答 解：（1）铝在空气中稳定存在，其原因是在常温下Al与氧气反应，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化，反应的化学方程式为：4Al+3O₂=2Al₂O₃，
故答案为：4Al+3O₂=2Al₂O₃，铝表面能形成致密的氧化膜，能保护内层金属不被氧化；
（2）a．金属的导电性强弱不能证明金属的金属性强弱，故a错误；
b．测定等物质的量浓度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液的pH，铝离子和镁离子浓度不同水解程度不同，不能证明金属活泼性，故b错误；
c．氢氧化镁不溶于氢氧化钠，而氢氧化铝能溶于氢氧化钠，说明氢氧化镁的碱性大于氢氧化铝，所以能比较两种金属的金属性强弱，故c正确；
故答案为：c；
（3）冶炼金属铝时，用石墨做电极电解熔融Al₂O₃，阴极上Al³⁺+3e^-=Al，故答案为：Al₂O₃，阴；
（4）NaN₃晶体中阴离子为N₃^-、阳离子为Na⁺，晶体中阴、阳离子个数比为1：1，AlCl₃与NaN₃在高温下反应可制得高温结构陶瓷氮化铝（AlN），且生成N₂．结合原子守恒配平书写化学方程式为：AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN，
故答案为：1：1；AlCl₃+3NaN₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3NaCl+4N₂↑+AlN；
（5）①酸溶过程中发生的非氧化还原反应是氧化铝与盐酸反应生成氯化铝与水，反应离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
②B=n（OH^-）/3n（Al³⁺）=2/3时，则n（OH^-）=2n（Al³⁺），由[Al₂（OH）_aCl_b]_m可知a=4，根据化合价代数和为0有3×2+4×（-1）+b×（-1）=0，解得b=2，故答案为：2；
③步骤I后的溶液为铝盐溶液，若将步骤I后的溶液pH直接调制4.2-4.5时，将在过程II发生聚合而得到某种聚合铝Al_m（OH）_nCl_3m-n，结合原子守恒书写化学方程式为：
nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺，
故答案为：nAl³⁺+（3m-n）Cl^-+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nH⁺；

点评 本题考查了物质实制备、物质性质、离子方程式书写等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．