Question

鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)及化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日趨廣泛．
（1）在19世紀時，鋁是一種珍貴的金屬．人們最初得到的鋁粒如同珍寶，它的價格同黃金相當(dāng)．1827年，德國化學(xué)家維勒用金屬鉀與無水氯化鋁反應(yīng)而制得了金屬鋁．用鉀與無水氯化鋁反應(yīng)制鋁而不用氯化鋁溶液的理由是

 

．
（2）冶煉金屬鋁，第一步先出氧化鋁制備無水氯化鋁．已知：
2Al（s）+3Cl₂（g）═2AlCl₃（s）△H=-1390.8kJ/mol
4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-3339.6kJ/mol
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
AlCl₃（s）═AlCl₃（g）△H=+akJ/mol（a＞0）
則Al₂O₃（s）+3Cl₂（g）+3C（s）═2AlCl₃（g）+3CO（g）的△H=

 

kJ/mol
（3）LiAlH₄既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑，遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H₂，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

；LiAlH₄與乙醛作用生成乙醇，在該反應(yīng)中LiAlH₄作

 

劑．（填“氧化”或“還原”）
（4）鋁電池性能優(yōu)越，鋁--空氣電池以其環(huán)保、安全而受到越來越多的關(guān)注，其原理如圖所示．該電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式為

 

；電池中NaCl的作用是

 

．以該電池為電源，用惰性電極電解100g 8%的Na₂SO₄溶液，當(dāng)電解到溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為12.5%時停止電解，則電解過程中，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共為

 

L．

Answer 1

分析：（1）鉀性質(zhì)較活潑，和水反應(yīng)生成氫氧化鉀和氫氣，氫氧化鉀能和氯化鋁發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算；
（3）LiAlH₄和水反應(yīng)生成LiAlO₂和氫氣，根據(jù)元素化合價變化判斷；
（4）該原電池中，負極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫其電池反應(yīng)式；溶液的導(dǎo)電性與溶液中自由離子濃度成正比；
電解硫酸鈉溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)質(zhì)量分數(shù)計算溶液中減少水的質(zhì)量，再根據(jù)水和生成氣體之間的關(guān)系式計算生成氣體體積．

解答：解：（1）鉀是活潑金屬，能和水反應(yīng)生成氫氧化鉀和氫氣，氫氧化鉀再和氯化鋁溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁，從而無法得到單質(zhì)鋁，
故答案為：鉀先和水反應(yīng)生成氫氧化鉀，氫氧化鉀再與氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁，無法得到單質(zhì)鋁；
（2）2Al（s）+3Cl₂（g）═2AlCl₃（s）△H=-1390.8kJ/mol ①
4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-3339.6kJ/mol ②
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ/mol③
AlCl₃（s）═AlCl₃（g）△H=+akJ/mol（a＞0）④
將方程式

1

2

②+①+

3

2

③+2④得Al₂O₃（s）+3Cl₂（g）+3C（s）═2AlCl₃（g）+3CO（g），
△H=

1

2

（-3339.6kJ/mol ）+（-1390.8kJ/mol ）+

3

2

（-221.0kJ/mol）+2（+akJ/mol）=（-52.5+2a）kJ/mol，
故答案為：-52.5+2a；
（3）LiAlH₄和水反應(yīng)生成LiAlO₂和氫氣，反應(yīng)方程式為：LiAlH₄+2H₂O=LiAlO₂+4H₂↑，LiAlH₄與乙醛作用生成乙醇，碳元素的化合價由-1價變?yōu)?2價，則乙醛作氧化劑，LiAlH₄中氫元素的化合價由-1價變?yōu)?1價，所以在該反應(yīng)中LiAlH₄作還原劑，
故答案為：LiAlH₄+2H₂O=LiAlO₂+4H₂↑；還原劑；
（4）該原電池中，負極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，鋁離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鋁，所以電池方程式為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
為了增大溶液的導(dǎo)電性且又不對其電池反應(yīng)式造成影響而選擇氯化鈉，
電解硫酸鈉溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上氫離子放電，實質(zhì)上是電解水，100g 8%的Na₂SO₄溶液中硫酸鈉的質(zhì)量=100g×8%=8g，當(dāng)電解到溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為12.5%時停止電解，此時溶液的質(zhì)量=

8g

12.5%

=64g，所以電解水的質(zhì)量=100g-64g=36g，水的物質(zhì)的量=

36g

18g/mol

=2mol，根據(jù)原子守恒知，電解2molg水生成2mol氫氣和1mol氧氣，則生成氣體體積=3mol×22.4L/mol=67.2L，
故答案為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；增強溶液的導(dǎo)電能力；67.2．

點評：本題涉及氧化還原反應(yīng)、電解池和原電池原理、蓋斯定律等知識點，是一道小型綜合題，根據(jù)各個電極上發(fā)生的反應(yīng)來分析原電池和電解池，難度中等．