Question

11．鋁及其化合物在生產、生活中有極其廣泛的用途．
（1）化學式Mg₁₇Al₁₂的合金是一種新型的納米儲氫合金，其儲氫原來為Mg₁₇Al₁₂+17H₂═17MgH₂+12Al，得到的混合物X（17MgH₂+12Al）在一定條件下能釋放出H₂．
①MgH₂中氫元素的化合價為-1
②將X與足量的NaOH溶液混合可得到H₂，則766gX充分反應后可得到35molH₂
（2）將鋁片放在汞鹽溶液中，其表面會形成鋁汞合金（鋁表面的氧化膜被破壞了），從溶液中取出鋁并放置在空氣中，鋁片表面會迅速長出胡須狀的“白毛”（主要成分為Al₂O₃），同時放出大量的熱．導致迅速長出“白毛”的原因可能有：一是鋁、汞及介質共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應．確定前一種可能原因是否存在的簡單方法是用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對比實驗．
（3）無水AlCl₃可用作有機合成的催化劑，工業上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應制備無水AlCl₃，該反應的另一種產物是可燃性氣體，寫出該反應的化學方程式：Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO
（4）聚合氯化鋁鐵（PAFC）的組成可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，它是應用廣泛的高效凈水劑．
 ①PAFC在強酸性和強堿性溶液中均會失去凈水作用，原因是強酸性和強堿性溶液中三價鐵、三價鋁離子無法形成相應膠體．
 ②為檢測PAFC中Al和Fe的含量，設計如下圖所示的流程：
 
 試劑A是氫氧化鈉溶液步驟②中發生反應的離子方程式是AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）①根據鎂為+2價及其化合物的化合價代數和為0計算MgH₂中氫元素的化合價；
②根據混合物X（17MgH₂+12Al）與足量的NaOH溶液混合，鋁與氫氧化鈉反應還可以生成氫氣，據此計算；
（2）從加快反應速率的因素分析，一是鋁、汞及介質共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對比實驗，如果鋁片表面會迅速長出胡須狀的“白毛”，則為鋁、汞及介質共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應，反之則不是，據此分析；
（3）根據工業上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應制備無水AlCl₃，該反應的另一種產物是可燃性氣體根據原子守恒則為CO書寫方程式；
（4）①依據三價鐵、三價鋁離子在水中發生水解生成氫氧化鐵和氫氧化鋁的膠體吸附水中懸浮雜質來凈水分析；
②為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；試劑A為氫氧化鈉溶液；步驟②中的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀；

解答 解：（1）①因為鎂為+2價，又化合物的化合價代數和為0，所以MgH₂中氫元素的化合價為-1價，故答案為：-1；
②混合物X（17MgH₂+12Al）與足量的NaOH溶液混合，鋁與氫氧化鈉反應還生成氫氣，其方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，又766gX中含鋁的物質的量為$\frac{766}{17×26+12×27}$×12mol=12mol，所以生成氫氣為$\frac{12}{2}$×3mol=18mol，又766gX中含MgH₂的物質的量為$\frac{766}{17×26+12×27}$×17mol=17mol，所以一共可以達到（18+17）=35molH₂，故答案為：35；
（2）因為加快反應速率，一是鋁、汞及介質共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應；二是汞作催化劑加速了鋁的氧化反應；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對比實驗，如果鋁片表面會迅速長出胡須狀的“白毛”，則為鋁、汞及介質共同形成了微小原電池，加速了鋁的氧化反應，反之則不是，故答案為：汞作催化劑加速了鋁的氧化反應；用汞和除去氧化膜的鋁片在干燥的空氣中作對比實驗；
（3）因為工業上可用Al₂O₃、Cl₂、焦炭混合反應制備無水AlCl₃，該反應的另一種產物是可燃性氣體根據原子守恒則為CO，所以方程式為Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO；故答案為：Al₂O₃+3Cl₂+3C═2AlCl₃+3CO；
（4）①因為三價鐵、三價鋁離子在水中發生水解生成氫氧化鐵和氫氧化鋁的膠體吸附水中懸浮雜質來凈水，又強酸性和強堿性溶液中三價鐵、三價鋁離子無法發生水解生成相應膠體，所以均會失去凈水作用；
故答案為：強酸性和強堿性溶液中三價鐵、三價鋁離子無法形成相應膠體；
②為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；所以試劑A為氫氧化鈉溶液，步驟②中的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：氫氧化鈉溶液，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；

點評 本題考查了鋁及其化合物在生產、生活中有極其廣泛的用途，主要是物質性質的理解應用，難度（4）掌握流程分析方法和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．