Question

【題目】鎂、鋁及其化合物在生產(chǎn)生活中具有重要的應用．回答下列問題：

(1)工業(yè)上冶煉金屬鎂是采用惰性電極電解熔融MgCl2的方法，此時陰極的電極反應式為：______；

(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化為Fe3+，然后加入少量堿性物質至溶液pH=4，此時c(Fe3+)=______mol/L[已知Fe(OH)3的Ksp=4×10﹣38]

(3)工業(yè)上冶煉金屬鋁則是采用惰性電極電解熔融Al2O3的方法，關于為什么不采用電解熔融AlCl3的方法的敘述正確的是______(選擇填空)：

A．AlCl3是非電解質 B．AlCl3水溶液不導電 C．AlCl3是共價化合物 D．AlCl3熔點太高

(4)用碳棒做電極電解熔融Al2O3時，陽極需要定期更換，其原因是________(用電極反應式和化學方程式回答)；

(5)已知：Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1工業(yè)上利用惰性電極電解熔融Al2O3冶煉鋁，每消耗1000kJ電能時，生成27gAl，則電解過程中能量利用率為_______．

(6)明礬的化學式為KAl(SO4)212H2O，它可以作為凈水劑，用離子方程式表示其能夠凈水的原因______；向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時，溶液的pH___7(填＞、＜、=)；

(7)若在空氣中加熱固體MgCl26H2O，可水解生成Mg(OH)Cl，寫出相關的化學方程式______，所以，為了抑制MgCl26H2O在加熱時水解，可在干燥的______氣流中加熱，可得到無水氯化鎂．

Answer 1

【答案】Mg2++2e﹣=Mg 4×10﹣8 C 2O2﹣﹣4e﹣=O2 80% Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+ ＞ MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑ HCl

【解析】

本題考查的是常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用、電解原理。

（1）電解時陰極是陽離子得到電子發(fā)生還原反應，鎂離子得到電子生成鎂單質；

（2）依據(jù)溶液中的溶度積計算鐵離子濃度；

（3）氯化鋁是共價化合物，熔融固體不能電離出陰陽離子；

（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽極上氧離子失電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，氧氣和碳反應生成二氧化碳，消耗電極需要定期補充；

（5）根據(jù)Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1，則生成27gAl即1mol時要吸收=800KJ的熱量，據(jù)此計算；

（6）明礬溶于水發(fā)生水解，鋁離子水解生成氫氧化鋁和硫酸，氫氧化鋁具有凈水作用，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時硫酸鋁鉀和氫氧化鋇物質的量之比等于1：2反應生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鉀和水；

（7）若在空氣中加熱MgCl26H2O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學方程式；

（1）電解熔融MgCl2可得到金屬鎂，鎂離子在陰極放電，電極反應方程式為：Mg2++2e-=Mg。本小題答案為：Mg2++2e-=Mg。

（2）除去MgCl2溶液中的Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化為Fe3+，然后加入少量堿性物質至溶液pH=4，c（H+）=10-4mol/L，c（OH-）==10-10mol/L，此時c（Fe3+）=

= =4×10-8。本小題答案為：4×10-8。

（3）工業(yè)上冶煉金屬鋁則是采用惰性電極電解熔融Al2O3的方法，不采用電解熔融AlCl3的方法是因為氯化鋁是共價化合物，固體熔融會升華，不能得到陰陽離子，不能發(fā)生電解反應得到金屬鋁，氯化鋁溶于水完全電離屬于電解質。本小題答案為：C。

（4）碳棒做電極電解熔融氧化鋁，陽極上氧離子失電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，電極反應為：2O2--4e-=O2，在冶煉過程中，陽極材料碳被氧氣氧化成一氧化碳，反應為C+O2 CO2或2C+O22CO，所以需定期地進行更換。本小題答案為：C+O2 CO2或2C+O22CO。

（5）由Al2O3(熔融，l)=2Al(s)+3/2O2(g)△H=1600KJmol﹣1，則生成27gAl即1mol時要吸收

=800KJ的熱量，所以電解過程中能量利用率為×100%=80%。本小題答案為：80%。（6）明礬溶于水發(fā)生水解，鋁離子水解生成氫氧化鋁和硫酸，氫氧化鋁具有凈水作用，即Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時硫酸鋁鉀和氫氧化鋇物質的量之比等于1：2反應生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鉀和水；偏鋁酸鉀溶液中水解溶液顯堿性，溶液pH>7。本小題答案為：Al3++3H2O =Al(OH)3(膠體)+3H+；>。

（7）若在空氣中加熱MgCl26H2O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據(jù)原子守恒書寫化學方程式為：MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑；氯化鎂水解顯酸性，氯化氫氣流中加熱防止水解，HCl氣流可抑制Mg2+水解。本小題答案為：MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑；HCl。