Question

鋁和氫氧化鉀都是重要的工業產品．請回答：
（1）工業冶煉鋁的化學方程式是

 

．
（2）鋁與氫氧化鉀溶液反應的離子方程式是

 

．
（3）金屬Be和Al處于對角線上，因此有許多性質是相似的．請寫出：BeCl₂是

 

（填“離子、共價”）化合物，其中心原子的原子軌道雜化類型為

 

雜化
（4）工業級氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽極反應式是

 

．
②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因

 

．
③除去雜質后的氫氧化鉀溶液從液體出口

 

（填寫“A”或“B”）導出．

Answer 1

考點：鋁的化學性質,電解原理

專題：電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）工業冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到；
（2）鋁和氫氧化鉀溶液反應生成偏鋁酸鉀和氫氣；
（3）氯化鋁是共價化合物，鋁和鈹處于對角線位置，性質具有相似性；BeCl₂中Be原子的雜化軌道數為2；
（4）①用陽離子交換膜電解法除去工業品氫氧化鉀溶液中的雜質含氧酸根，相當于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，OH^-濃度增大；
③在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區．

解答： 解：（1）工業冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氧離子失電子生成氧氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應的化學方程式為：2Al₂O₃

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；故答案為：2Al₂O₃

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（2）鋁和氫氧化鉀溶液反應生成偏鋁酸鉀和氫氣，反應的離子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）氯化鋁是共價化合物，金屬Be與Al單質及其化合物性質相似，所以BeCl₂是共價化合物，BeCl₂中Be原子成2個Be-Cl，Be原子的雜化軌道數為2，故Be原子采取 sp 雜化方式，故答案為：共價；sp；
（4）①用陽離子交換膜電解法除去工業品氫氧化鉀溶液中的雜質含氧酸根，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，留下的OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會增大，
故答案為：通電開始后，水電離產生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過陽離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會增大；
③在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導出，故答案為：B．

點評：本題考查了電解原理的分析應用及其鈹的性質，關鍵是根據離子放電順序判斷電解過程中發生的反應理解除雜原理，題目難度中等．