Question

2．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛．
（1）鋁原子最外層電子排布式是3s²3p¹，鋁原子核外有5種能量不同的電子．
（2）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．不用鉀與氯化鋁溶液制鋁的理由是鉀先與水反應(yīng)生成KOH，KOH再與氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁，無法得到單質(zhì)鋁；現(xiàn)代工業(yè)煉鋁是以Al₂O₃為原料，與冰晶石（Na₃A1F₆）在熔融狀態(tài)下進行電解，其陰極電極反應(yīng)式為Al³⁺+3e→Al．
（3）用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法．如：2Al+4BaO$\stackrel{高溫}{→}$3Ba↑+BaO•Al₂O₃，用化學(xué)平衡移動原理解釋上述方法可制取金屬Ba的原因是利用Ba的沸點比Al的低，Ba以氣體逸出，使平衡右移．
（4）LiAlH₄由Li⁺、A1H₄^-構(gòu)成，是有機合成中常用的試劑，LiAlH₄在125℃分解為LiH、H₂和Al．
（a）比較Li⁺、H^-、Al³⁺、H⁺離子半徑大小Al³⁺＞H^-＞Li⁺＞H⁺．
（b）寫出LiAlH₄分解的方程式（需配平）2LiAlH₄ =2LiH+2Al+3H₂↑，若反應(yīng)生成3.36L氫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則有2.7g鋁生成．
（c）LiAlH₄與乙醛反應(yīng)可生成乙醇，推斷LiAlH₄是反應(yīng)的還原劑．

Answer 1

分析 （1）Al核電荷數(shù)為13，具有3個電子層，最外層電子數(shù)為3，據(jù)此解答即可；
（2）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)；工業(yè)上采用電解Al₂O₃來制取Al，電解的陰極、陽極材料均由石墨材料做，因陽極上O^2-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O₂，陰極鋁離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋁；
（3）常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性弱，該反應(yīng)是利用Ba的沸點比Al的低；
（4）（a）電子層數(shù)越多，半徑越大，同樣層數(shù)，核電荷數(shù)越大，半徑越�。�
（b）LiAlH₄在125℃分解為LiH、H₂和Al，據(jù)此書寫方程式，計算產(chǎn)生Al的質(zhì)量即可；
（c）依據(jù)失去電子，化合價升高為還原劑解答即可．

解答 解：（1）Al核電荷數(shù)為13，具有3個電子層，最外層電子數(shù)為3，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，具有1s、2s、2p、3s、3p5種能量不同的電子，故答案為：3s²3p¹；5；
（2）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，用電解Al₂O₃來制取Al，電解的陰極、陽極材料均由石墨材料做，因陽極上O^2-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O₂，陽極材料與該極上生成的O₂反應(yīng)被消耗，陰極鋁離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋁，電極反應(yīng)式為：Al³⁺+3e^-=Al，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；  Al³⁺+3e→Al；
（3）利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金屬活潑性：Al＜Ba；但Al在高溫下可將氧化鋇中鋇置換出來，原因是Ba的沸點低于鋁，高溫時Ba轉(zhuǎn)化為氣體脫離反應(yīng)體系，使反應(yīng)正向進行，故答案為：利用Ba的沸點比Al的低，Ba以氣體逸出，使平衡右移；
（4）（a）電子層數(shù)越多，半徑越大，Al³⁺2層，故半徑最大，H⁺最外層電子數(shù)為0，半徑最小，因為Li⁺和H^一電子層數(shù)相同，則核電荷數(shù)Li⁺比H^一大，所以離子半徑Al³⁺＞H^一＞Li⁺＞H⁺，故答案為：Al³⁺＞H^一＞Li⁺＞H⁺；
（b）LiAlH₄在125℃分解為LiH、H₂和Al，故化學(xué)反應(yīng)方程式為：2LiAlH₄ =2LiH+2Al+3H₂↑，每生成3mol氫氣，生成Al的質(zhì)量為2×27=54g，此時生成3.36L氫氣，即物質(zhì)的量為：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，故生成Al質(zhì)量為：0.15mol×$\frac{2}{3}$=0.1mol，即2.7g，故答案為：2LiAlH₄ =2LiH+2Al+3H₂↑；2.7；
（c）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：還原劑．

點評 本題主要考查的是元素周期律的應(yīng)用、電解池原理、氧化還原反應(yīng)、方程式書寫等，綜合性較強，難度較大，注意整理．