Question

14．金屬鋁、鐵、銅及其化合物與生產、科研關系密切．
（1）工業上可用鋁與軟錳礦（主要成分為MnO₂）反應冶煉金屬錳．用化學方程式表示其冶煉原理3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃．
（2）工業上，采用石墨、鐵棒作為電極，電解除去廢水中的CN^-（C為+4價．下同），裝置如圖所示，通電過程中，陰、陽兩極均有無色無味的氣體產生，陽極區兩種離子的放電產物會進一步發生反應，其方程式為C1₂+CNO^-+OH^-→□+Cl^-+CO₃^2-+H₂O（未配平）．
①鐵電極應連接直流電源的負極（填寫電極名稱）．
②上述反應方程式配平后“□”內應填寫N₂．
③陰極產物有氫氣，陽極上發生的電極反應為2Cl^--2e^-=Cl₂↑和CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O．
（3）用 CuSO₄溶液為電解質溶液，進行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質）的電解精煉．下列說法錯誤的是ac（填寫字母代號）．
a．電能全部轉化為化學能      
b．粗銅接電源正極，發生氧化反應
c．溶液中Cu²⁺向陽極移動      
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
（4）硫酸鋁銨水溶液呈酸性，是因為Al³⁺、NH₄⁺（填寫離子符號）發生了水解；常溫下濃度均為0.1mol•L^-1硫酸鋁和硫酸鋁銨兩種水溶液，c（Al³⁺）較大的是硫酸鋁銨（填“硫酸鋁銨”或“硫酸鋁”）溶液．

Answer 1

分析 （1）高溫時，鋁與二氧化錳發生置換反應生成錳，為鋁熱反應；
（2）根據發生的電極反應，可以知道金屬鐵是陰極，石墨電極是陽極，根據電解質中離子的放電順序以及電極反應和電子的轉移知識來回答即可；
（3）電解精煉銅時，粗銅作陽極，該電極上Zn、Fe、Ni、Cu失電子，精銅作陰極，該極上是銅離子得電子，陽極上銅以及比銅活潑的金屬會溶解，而沒有銅活潑的金屬會從陽極掉落下，形成陽極泥；
（4）鋁離子、銨離子水解使溶液顯示酸性；根據銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解．

解答 解：（1）高溫時，鋁與二氧化錳發生置換反應生成錳，反應的方程式為3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，
故答案為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃； 
（2）①根據發生的電極反應，可以知道金屬鐵是陰極，接電源的負極，故答案為：負極；
②據氧化還原反應的原理，其反應方程式為3Cl₂+2CNO^-+8OH^-═N₂+6Cl^-+2CO₃^2-+4H₂O，故答案為：N₂；
③陰極上氫離子放電發生還原反應，生成氫氣，陽極發生氧化反應，陽極的電極反應式為：CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O和2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
故答案為：氫氣；CN^--2e^-+2OH^-═CNO^-+H₂O；
（3）a、電解池中，電能不會全部轉化為化學能，還會伴隨熱能等形式的能的產生，故a錯誤；
b、電解精煉銅時，粗銅作陽極，接電源正極，發生氧化反應，故b正確；
c、溶液中Cu²⁺向陰極移動，在陰極上發生還原反應，故c錯誤；
d、在陽極上，沒有銅活潑的金屬Ag、Pt、Au等金屬會從陽極掉落下，形成陽極泥，利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬，故d正確；
故答案為：ac；
（4）在硫酸鋁銨溶液中，鋁離子、銨離子水解，使溶液顯示酸性，反應的離子方程式為：Al³⁺﹢3H₂O?Al （OH）₃﹢3H⁺； NH⁴⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；根據銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解，況且濃度均為0.1mol•L^-1硫酸鋁和硫酸鋁銨兩種水溶液中，鋁離子濃度分別為0.2mol/L和0.1mol/L，所以硫酸鋁銨溶液中鋁離子濃度較大；
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺； 硫酸鋁銨．

點評 本題考查了鋁熱反應、電解原理及其應用、鹽類水解，注意知識的歸納和整理以及應用是關鍵，難度不大．