Question

鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工業(yè)上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下。

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性。
①該過程中涉及某氧化還原反應(yīng)如下，請完成：
□Fe²⁺+□ClO^－+                   =□Fe(OH)₃↓+□C1^－+               
②檢驗(yàn)濾液B中是否還含有鐵元素的方法為：                                      （注明試劑、現(xiàn)象）。
③將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為           （填代號）。
a．氫氧化鈉溶液       b．硫酸溶液      c．氨水         d．二氧化碳
④由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、          （填操作名稱）、洗滌。
（2）已知H₂O₂是一種弱酸，在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO₂^－形式存在。目前研究比較熱門的Al－H₂O₂燃料電池，其原理如右圖所示，電池總反應(yīng)如下：2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O

①正極反應(yīng)式為                                    。
②Al電極易被NaOH溶液腐蝕，這是該電池目前未能推廣使用的  
原因之一，電極被腐蝕的離子方程式為                                           。
（3）鋼材鍍鋁可以防止鋼材腐蝕，在鍍鋁電解池中電解液采用熔融鹽（成分NaCl、KCl，電鍍時(shí)氯元素和鋁元素主要以AlCl₄^－形式存在）。不采用氯化鋁溶液的原因是                     。
（4）SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為           （填代號）。

Answer 1

(14分)（1）①2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺（2分）
②取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素。
（其他合理答案均得分）（2分）   ③ c（1分） ④過濾（1分）
（2）①HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－（2分） ②2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑（2分）
（3）氯化鋁溶液中，H⁺得電子能力強(qiáng)于Al³⁺，電鍍池中陰極析出氫氣（2分）  （4）b（2分）

試題分析：（1）①根據(jù)方程式可知，鐵元素的化合價(jià)從＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，失去1個(gè)電子。氯元素的化合價(jià)從＋1價(jià)，降低到－1價(jià)，得到2個(gè)電子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是2:1。根據(jù)原子守恒與電荷守恒可知，反應(yīng)前有水參加，反應(yīng)后有氫離子生成，因此配平后的方程式是2Fe²⁺+ClO^－+5H₂O＝2Fe(OH)₃↓+C1^－+4H⁺。
②由于鐵離子能和KSCN溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，可以鑒別鐵離子。而亞鐵離子檢驗(yàn)還原性，能被氯水氧化生成鐵離子，據(jù)此可以鑒別濾液B是否含有鐵元素。即取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素。
③濾液B中的鋁元素以Al^3＋的形式存在，要以沉淀形式析出，需要加入堿液。由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以不能選擇強(qiáng)堿，最好選擇弱堿氨水，答案選c。
④冷卻結(jié)晶后有晶體析出，因此分離出晶體的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是過濾。
（2）①原電池中負(fù)極，失去電子，正極得到電子。則根據(jù)方程式2Al+3HO₂^－=2AlO₂^－+OH^－+H₂O可知，負(fù)極是鋁失去電子，正極是HO₂^－得到電子，所以正極的電極反應(yīng)式是HO₂^－+2e^－+H₂O＝3OH^－。
②金屬鋁能被氫氧化鈉溶液溶解，生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式是2Al+2OH^－+2H₂O＝2AlO₂^－+3H₂↑。
（3）鋁是活潑的金屬，金屬活動順序表中位于氫的前面，在氯化鋁溶液中，H⁺得電子能力強(qiáng)于Al³⁺，電鍍池中陰極析出氫氣，Al³⁺不放電，得不到金屬鋁。
（4）a是蒸發(fā)。不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；b是鐵坩堝，可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，正確；c是試管，不能熔融二氧化硅和氫氧化鈉，不正確；d是瓷坩堝，瓷坩堝中含有二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，不能熔融氫氧化鈉，不正確，答案選b。