Question

3．鋁（熔點(diǎn)660℃）是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用A1₂O₃（熔點(diǎn)2045℃）和冰晶石（Na₂AlF₆，六氟合鋁酸鈉）混合熔融后電解制得．回答下列問題：
（l）鋁屬于活潑金屬卻能在空氣中穩(wěn)定存在，原因是4Al+3O₂=2Al₂O₃，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護(hù)內(nèi)層金屬不被氧化（用化學(xué)用語及相關(guān)文字說明）．
（2）將0.1mol/L AlCl₃溶液和10%NH₄F溶液混合制取Na₂AlF₆．該實(shí)驗(yàn)所用試管及盛裝NaF 溶液的試劑瓶均為塑料材質(zhì)，原因是氟化銨中的氟離子水解生成氫氟酸，氫氟酸能夠與玻璃中二氧化硅反應(yīng)，對(duì)玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕性而對(duì)塑料則無腐蝕性．
（3）下列關(guān)于氧化鋁的敘述正確的是B
A．氧化鋁可以治療胃酸過多．
B．氧化鋁因?yàn)槿埸c(diǎn)高，可以作耐火材料．
C．氧化鋁是鋁熱劑的成分之一．
D．氧化鋁是兩性氧化物，所以既能浴于鹽酸又能溶于氨水．
（4）某工廠排放出有毒物質(zhì)NOCl，它遇水就會(huì)生成NO₃^-．NOCl分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則NOCl的電子式為．水源中的NO₃^-對(duì)人類健康會(huì)產(chǎn)生危害．為了降低水源中NO₃^-的濃度，有研究人員建議在堿性條件下用鋁粉將NO₃^-還原為N₂，該反應(yīng)的離子方程式為10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O，此方法的缺點(diǎn)是處理后的水中生成了A1O₃^-，仍然可能對(duì)人類健康產(chǎn)生危害，還需要對(duì)該飲用水進(jìn)行一系列后續(xù)處理．
已知25℃時(shí)，K_sp[Al（OH）₃]=l.3×l0^-33    Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O   K=1.0×10^-13
25℃時(shí)，若欲使上述處理后的水中A1O₂^-濃度降到1.0×10^-6mol/L，則應(yīng)調(diào)節(jié)至pH=7此時(shí)水中c（A1³⁺）=1.3×10^-12mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，而鋁在空氣中穩(wěn)定存在，是因表面生成致密的氧化膜；
（2）氟化銨水解生成氫氟酸，氫氟酸能夠與玻璃中二氧化硅反應(yīng)；
（3）A、氫氧化鋁可以治療胃酸過多；
B、耐火材料應(yīng)具有較高的熔點(diǎn)；
C、鋁熱劑為鋁和金屬氧化物；
D、氧化鋁屬于兩性氧化物，可以和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)；
（4）NOCl分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則氮原子與氧原子形成兩對(duì)共用電子對(duì)，與氯原子形成一對(duì)；根據(jù)題干信息，反應(yīng)物為：鋁、NO₃^-、OH^-，生成物為：N₂、H₂O、堿性條件下鋁參加反應(yīng)生成物還有AlO₂^-，根據(jù)電子守恒和原子守恒書寫方程式；
依據(jù)Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O K=1.0×10^-13，結(jié)合水中AlO₂^-濃度降到1.0×10^-6mol•L^-1，計(jì)算氫離子濃度；依據(jù)K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，計(jì)算鋁離子濃度．

解答 解：（1）鋁在空氣中穩(wěn)定存在，其原因是在常溫下Al與氧氣反應(yīng)，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護(hù)內(nèi)層金屬不被氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Al+3O₂=2Al₂O₃，
故答案為：4Al+3O₂=2Al₂O₃，鋁表面能形成致密的氧化膜，能保護(hù)內(nèi)層金屬不被氧化；
（2）氟化銨中的氟離子水解生成氫氟酸，氫氟酸能夠與玻璃中二氧化硅反應(yīng)，對(duì)玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕性而對(duì)塑料則無腐蝕性，所以該實(shí)驗(yàn)所用試管及盛裝NH₄F溶液的試劑瓶均為塑料材質(zhì)；
故答案為：氟化銨中的氟離子水解生成氫氟酸，氫氟酸能夠與玻璃中二氧化硅反應(yīng)，對(duì)玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕性而對(duì)塑料則無腐蝕性；
（3）A、氫氧化鋁可以治療胃酸過多，氧化鋁不可以，故A錯(cuò)誤；
B、氧化鋁熔點(diǎn)高，可以作優(yōu)良的耐火材料，故B正確；
C、鋁熱劑為鋁和其他金屬氧化物，則鋁是鋁熱劑的成分之一，不是氧化鋁，故C錯(cuò)誤；
D、氧化鋁屬于兩性氧化物，可以和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)，不能與弱堿氨水反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故選：B；
（4）NOCl分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則氮原子與氧原子形成兩對(duì)共用電子對(duì)，與氯原子形成一對(duì)，電子式為；
根據(jù)題干信息，反應(yīng)物為：鋁、NO₃^-、OH^-，生成物為：N₂、H₂O、堿性條件下鋁參加反應(yīng)生成物還有AlO₂^-，反應(yīng)中Al→AlO₂^-，Al元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+3價(jià)，共升高3價(jià)，NO₃^-→N₂↑，氮元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為0價(jià)，共降低10價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為30，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒、電荷守恒反應(yīng)的離子方程式：10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O；水中AlO₂^-濃度降到1.0×10^-6mol•L^-1，依據(jù)Al（OH）₃?AlO₂^-+H⁺+H₂O K=1.0×10^-13，則C（H⁺）=$\frac{1.0×10{\;}^{-13}}{1.0×10{\;}^{-6}}$=10^-7（mol/L）；pH=7，C（OH-）=10^-7mol/L，：25℃時(shí)，K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，則C（Al³⁺）=$\frac{1.3×10{\;}^{-33}}{（10{\;}^{-7}）{\;}^{3}}$=1.3×10^-12mol•L^-1；
故答案為：；10Al+6NO₃^-+4OH^-=10AlO₂^-+3N₂↑+2H₂O；7；1.3×10^-12mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了金屬的防腐、離子方程式、方程式的書寫等，熟悉鋁及其化合物性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．