题目内容

11．铝及其化合物用途广泛，研究其性质具有重要意义．
（1）铝离子的结构示意图为．
（2）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺，过程如图1所示：

①铝镓合金与水反应的化学方程式为2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑．
②该工艺过程中，能量的转化形式分别有太阳能转变为电能，电能转化为化学能，化学能转变为热能（填“什么能转变为什么能”）．
③该工艺过程总反应的实质是2H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．
（3）室温下，往0.2mol/LAl2 （ SO4）3溶液中逐滴加入1.0mol/L NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化的曲线如图2所示．解释c→d过程中pH增大且幅度较大的原因（请结合必要的化学用语）Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，c点开始主要是Al（OH）3溶于NaOH，生成显碱性的NaAlO2，体系是Al（OH）3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大，pH增大，该过程类似于酸碱中和，因此pH有突跃．

分析 （1）铝原子核外有13个电子，核外有三个电子层，最外层3个电子，铝离子是铝原子失去最外层电子形成；
（2）铝镓合金与水反应得到氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，是铝和水反应是氧化还原反应，氧化铝在通电条件下电解生成铝和氧气，电能是利用太阳能提供，开始的反应物是铝镓合金，最终的生成物是铝镓合金，
①流程分析可知镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是铝和水反应生成氢氧化铝和氢气；
②该工艺中能量的转化形式有：太阳能电池电解氧化铝是太阳能转化为电能、电能转化为化学能，铝和水反应是氧化还原反应，反应过程中放热是化学能转化为热能，所以有三种形式的能量转化；
③该工艺中发生的反应有：2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑①，2Al2O3$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O2②，将方程式①×2+②得方程式2H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$H2↑+O2↑；
（3）室温下，往0.2mol/LAl2 （ SO4）3溶液中逐滴加入1.0mol/L NaOH溶液，硫酸铝为强酸弱碱盐，水解显酸性，水解离子反应为Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+a-b段，加入NaOH溶液，消耗氢离子，发生反应：H++OH-═H2O，b-c段溶液的pH变化不大，主要发生反应：Al3++3OH-═Al（OH）3↓，则加入的OH-主要用于生成Al（OH）3沉淀；c-d段溶液pH变化较大，c点后pH发生突变，NaOH过量，Al（OH）3沉淀开始溶解，生成NaAlO2，碱性较强．

解答 解：（1）铝原子核外有13个电子，核外有三个电子层，最外层3个电子，铝离子是铝原子失去最外层电子形成，离子结构示意图为，
故答案为：；
（2）①铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑，
故答案为：2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑；
②流程图中分析可知，该工艺中能量的转化形式有：太阳能转化为电能，2Al2O3$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O2↑，电能转化为化学能，2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑，化学能转化为热能，所以有三种形式的能量转化，
故答案为：太阳能转变为电能，电能转化为化学能，化学能转变为热能；
③该工艺中发生的反应有：2Al+3H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Al2O3+3H2↑①，2Al2O3$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O2②，将方程式①×2+②得方程式2H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$H2↑+O2↑，所以反应的实质是水的分解反应，化学方程式为：2H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，
故答案为：2H2O$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2H2↑+O2↑；
（3）硫酸铝为强酸弱碱盐，水解显酸性，水解离子反应为Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，a-b段，加入NaOH溶液，消耗氢离子，发生反应：H++OH-═H2O，b-c段溶液的pH变化不大，主要发生反应：Al3++3OH-═Al（OH）3↓，则加入的OH-主要用于生成Al（OH）3沉淀；c-d段溶液pH变化较大，c点后pH发生突变，NaOH过量，Al（OH）3沉淀开始溶解，生成NaAlO2，反应为：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，体系是Al（OH）3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大碱性较强，pH增大，
故答案为：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，c点开始主要是Al（OH）3溶于NaOH，生成显碱性的NaAlO2，体系是Al（OH）3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大，pH增大，该过程类似于酸碱中和，因此pH有突跃．

点评 本题考查了原子结构、流程分析、盐类水解、图象分析判断，注意氢氧化铝的两性及图中c点pH突变为解答的关键，明确b→c段中铝离子过量，过程中的能量变化，题目难度中等．

练习册系列答案
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1．常温下非固态的物质是（　　）
A．软脂酸（C15H31COOH）B．油酸（C17H33COOH）
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2．某品牌糖衣片补血剂，除去糖衣后显淡蓝绿色，主要成分是硫酸亚铁，不含其它铁的化合物．某研究性学习小组为测定该补血剂中硫酸亚铁的含量进行了以下探究：

请回答下列问题：
Ⅰ．（1）实验时用10mol•L-1的浓硫酸配制100mL 1mol•L-1 H2SO4溶液，所需浓硫酸的体积为10.0mL．
（2）容量瓶所具备的功能是A（填序号）．
A．配制一定体积准确浓度的溶液
B．长期贮存溶液
C．常用来代替量筒量取一定体积的液体
D．用来溶解固体溶质
（3）在下列配制过程示意图中，错误的有（填序号）①④．

（4）下列说法正确的是AC．
A．洗涤烧杯2～3次，并将洗涤液移入容量瓶以减少误差
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C．定容时仰视观察，所配溶液浓度会偏低
Ⅱ．（1）步骤③中产生的红褐色物质是（填化学式）Fe（OH）3．
（2）从红褐色的悬浊液到最后的称量，其过程中所需的基本操作为：
a．过滤，b．洗涤，c．灼烧，d．冷却
（3）若称得固体的质量为ag，则每片补血剂中含硫酸亚铁的质量为0.19ag．
19．钙和钠相似，也能形成过氧化物，则下列叙述正确的是（　　）
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B．1mol过氧化钠或过氧化钙跟足量水反应都生成0.5mol氧气
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6．常温下，两种酸的电离平衡常数如下表：
酸电离常数K1电离常数K2
H2SO31.54×10-21.02×10-7
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常温下，浓度均为0.1mol/L的下列溶液：①Na2SO3；②Na2CO3；③NaHSO3，下列有关说法正确的是（　　）
A．pH：Na2CO3溶液小于Na2SO3溶液
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C．NaHSO3溶液显酸性的原因是：NaHSO3═Na++H++SO32-
D．①与②溶液等体积混合后的溶液中：c（SO32-）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（HSO3-）
16．现有某氯化物与氯化镁的混合物，取3.8g粉末完全溶于水后，与足量的硝酸银溶液反应后得到12.4g氯化银沉淀，则该混合物中的另一氯化物是（　　）
A．AlCl3B．KClC．CaCl2D．LiCl
3．下列关于自然界中氮循环示意图（如图）的说法错误的是（　　）
A．氮元素只被氧化
B．豆科植物根瘤菌固氮属于自然固氮
C．其它元素也参与了氮循环
D．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
20．氯化铜可用于生产颜料、木材防腐剂等．用粗铜（含杂质Fe）经过系列步骤可制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）．完成下列填空：
（1）实验室用浓盐酸和二氧化锰共热来制备Cl2，写出该反应的离子方程式MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（2）加入试剂将CuCl2和FeCl3的混合溶液pH调至4～5，过滤得到纯净的CuCl2溶液，应加入的试剂是ac （填字母编号）
a．CuO    b．NaOH    c．Cu2（OH）2CO3 d．Cu
（3）CuCl2溶液通过蒸发、结晶可得到CuCl2•2H2O．
①蒸发过程中，加入盐酸的目的是抑制铜离子的水解，提高产品的产率．
②蒸发过程中，观察到溶液颜色由蓝色变为绿色．
其原理是：
上述反应的化学平衡常数表达式是K=$\frac{c[CuC{{l}_{4}}^{2-}]}{c[Cu（{H}_{2}O{）_{4}}^{2-}]•{c}^{4}（C{l}^{-}）}$．
欲使溶液由绿色变成蓝色的措施是：a加水稀释；bAgNO3溶液．
（4）由CuSO4溶液蒸发结晶得到CuSO4•5H2O的过程中不用加入硫酸，其原因是Cu2+易发生水解，加热促进水解；但硫酸不挥发，且浓度越来越大，从而抑制水解；水不断蒸发，最终得到晶体（用勒夏特列原理解释）．
13．以石墨电极电解200mL CuSO4溶液，电解过程中电子转移物质的量n（e-）与产生气体体积V （g）（标准状况）的关系如图所示．下列说法中，正确的是（　　）
A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol/L
B．电解后所得溶液中c（H+）=2mol/L
C．当n（e-）=0.6mol时，V（H2）：V（O2）=2：3
D．向电解后的溶液中加入16gCuO，则溶液可恢复为电解前的浓度

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