Question

【題目】金屬鋁用途廣泛，工業上利用鋁礬土礦（主要成分是Al2O3）制備金屬鋁。

（1）首先獲得純凈的Al2O3，其工藝流程如下：

①濾液中通入過量CO2時主要反應的離子方程式是_______________________。

②煅燒生成氧化鋁的化學方程式是 __________________________________。

（2）將Al2O3溶解于熔融的冰晶石（助熔劑）中，以碳素材料為陰極，石墨棒為陽極，進行電解。

①下列關于Al2O3的說法正確的是________________（填序號）。

a. Al2O3屬于電解質

b. Al2O3屬于離子化合物

c. Al2O3屬于堿性氧化物

d. Al2O3的熔點低，可作耐火材料

②陽極石墨棒需要不斷補充，寫出電極反應式并簡述其原因：________________。

（3）高純度氧化鋁也可利用銨明礬分解制得：

①銨明礬晶體的化學式為NH4Al(SO4)212H2O，銨明礬屬于__（填“純凈物”或“混合物”），在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，濃度最大的離子是______，c(NH4＋ ) ____c(Al3+)（填“=”“>”或“<”）；

②銨明礬分解反應：6NH4Al(SO4)212H2O3Al2O3 + 2NH3 ↑+ 2N2 ↑+ 6SO2 ↑+ 6SO3 ↑+ 81H2O，請標出此反應電子轉移的方向和數目______。

Answer 1

【答案】 AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓ 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ab 陽極反應式：2O2－－4e－＝O2↑，高溫下，生成的氧氣與石墨反應，消耗陽極材料，所以需要補充 純凈物 SO42－ ＞

【解析】（1）由于氧化鋁為兩性氧化物，鋁礬土礦加入氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，在濾液中通入過量的二氧化碳可生成氫氧化鋁沉淀，經過濾、洗滌、干燥，然后煅燒可得到氧化鋁，據此解答；

（2）氧化鋁為離子化合物，熔融狀態下可導電，可用于冶煉鋁，電解時，鋁在陰極生成，陽極生成氧氣，如用石墨作陽極，則氧氣與碳反應生成二氧化碳而不斷消耗，應不斷補充。

（3）①由一種物質組成的是純凈物；根據銨明礬的電離方程式以及離子的水解程度判斷；

②根據反應中元素的化合價變化結合電子得失守恒解答。

（1）①偏鋁酸鈉與二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，同時生成碳酸氫根離子，反應的離子方程式為AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓；

②氫氧化鋁不穩定，加熱分解生成氧化鋁，反應的方程式為2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；

（2）①a. Al2O3熔融狀態下可導電，屬于電解質，a正確；b. Al2O3熔融狀態下可導電，屬于離子化合物，b正確；c. Al2O3屬于兩性氧化物，c錯誤；d. Al2O3的熔點高，可作耐火材料，d錯誤；答案選ab；

②如用石墨作陽極，陽極反應式是2O2－－4e－＝O2↑，生成的氧氣與碳反應生成二氧化碳而不斷消耗，所以應不斷補充；

（3）①銨明礬晶體的化學式為NH4Al(SO4)212H2O，因此銨明礬屬于純凈物；銨明礬溶于水的電離方程式為NH4Al(SO4)2＝NH4＋+Al3++2SO42－，因此在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，濃度最大的離子是SO42－，又因為銨根的水解程度小于鋁離子，則溶液中c(NH4＋)＞c(Al3+)；

②反應6NH4Al(SO4)212H2O3Al2O3+2NH3↑+2N2↑+6SO2↑+6SO3↑+81H2O中氮元素化合價由-3價變化為0價，硫元素化合價由+6價變化為+4價，生成3molAl2O3轉移電子12mol，因此電子轉移的方向和數目可表示為；