Question

3．現代生活離不開鋁，鋁有許多優良的性能，因此在各方面有極其廣泛的用途．
（1）在高溫下，氧化鐵粉末發生鋁熱反應的化學方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
（2）某學生擬用鋁粉制備少量Al（OH）₃，制備過程如下圖所示：

請回答：
①通過操作a分離出Al（OH）₃，操作a的名稱是過濾．
②從Al（OH）₃的性質考慮，用Al₂（SO₄）₃溶液制備Al（OH）₃時，常用氨水而不用NaOH溶液，請用一個化學方程式表明其理由：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
（3）鋁可以和燒堿溶液反應，該反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（4）工業上冶煉的化學方程式為2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；若生產2.7t鋁，則轉移電子的物質的量為3×10⁵mol．

Answer 1

分析 （1）根據“鋁熱反應”的概念書寫化學方程式；
（2）①分離固體和溶液用過濾的方法；
②制備Al（OH）₃用氨水而不用氫氧化鈉是因為Al（OH）₃是兩性氫氧化物，既溶于酸又溶于堿；
（3）鋁可以和燒堿溶液反應，該反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）工業上冶煉鋁用電解氧化鋁的方法；根據生成1molAl轉移3mol電子計算．

解答 解：（1）因鋁熱反應是鋁和金屬氧化反應得到金屬和氧化鋁，化學方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（2）①硫酸鋁中加氨水后發生反應生成氫氧化鋁沉淀和硫酸銨，故將氫氧化鋁分離出，過濾即可，
故答案為：過濾；
②制備Al（OH）₃用氨水而不用氫氧化鈉，是因為Al（OH）₃是兩性氫氧化物，既溶于酸又溶于強堿，如果用氫氧化鈉，
則Al（OH）₃會溶解：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（3）鋁可以和燒堿溶液反應，該反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）工業上冶煉鋁用電解氧化鋁的方法：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
此反應轉移12mol電子時生成4mol鋁，即每生成1molAl轉移3mol電子，
設生成2.7t鋁時轉移電子xmol，
根據：Al～3e-
1mol　　　　 3mol　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.7×10⁶g÷27g/mol x mol
解得x═3×10⁵mol，
故答案為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；3×10⁵mol．

點評 本題綜合考查了鋁熱反應、氫氧化鋁的制備和性質，并考查了鋁的冶煉，綜合性較強，難度適中．