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．1827年，德國化學家維勒用金屬鉀與無水氯化鋁反應而制得了金屬鋁．用鉀與無水氯化鋁反應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，寫出該反應的化學方程式

 

；LiAlH₄與乙醛作用生成乙醇，在該反應中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注，其原理如圖所示．該電池的總反應化學方程式為

 

；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，生成的氣體在標準狀況下的體積共為

 

L．

Answer 1

分析：（1）鉀性質(zhì)較活潑，和水反應生成氫氧化鉀和氫氣，氫氧化鉀能和氯化鋁發(fā)生復分解反應；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算；
（3）LiAlH₄和水反應生成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，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，據(jù)此書寫其電池反應式；溶液的導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，能和水反應生成氫氧化鉀和氫氣，氫氧化鉀再和氯化鋁溶液反應生成氫氧化鋁，從而無法得到單質(zhì)鋁，
故答案為：鉀先和水反應生成氫氧化鉀，氫氧化鉀再與氯化鋁反應生成氫氧化鋁，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和水反應生成LiAlO₂和氫氣，反應方程式為：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，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，鋁離子和氫氧根離子反應生成氫氧化鋁，所以電池方程式為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
為了增大溶液的導電性且又不對其電池反應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；增強溶液的導電能力；67.2．

點評：本題涉及氧化還原反應、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)生的反應來分析原電池和電解池，難度中等．