Question

（14分）聚合氯化铝是一种新型净水剂，其中铝的总浓度（用Al_T表示）包括三类‘“主要为Al³⁺的单体形态铝总浓度（用Al_a表示）；主要为[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的中等聚合形态铝总浓度（用Al_b表示）和Al(OH)₃胶体形态铝总浓度（用A1_c表示）。

（1）一定条件下，向1.0 mol/LAlCl₃溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液，可制得Al_b含量约为86％的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的离子方程式：_____________________。

（2）用膜蒸馏（简称MD）浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩，实验过程中不同浓度聚合氯化铝中铝形态分布（百分数）如下表：

AlT/（mol·L^－1）	Ala/%	Alb/%	A1c/%
0.208	1.4	86.6	12.0
0.489	2.3	86.2	11.5
0.884	2.3	88.1	9.6
1.613	3.1	87.0	9.9
2.520	4.5	88.2	7.3

①在一定温度下，Al_T越大，pH（填“越大”、“越小”或“不变”）。

②如将Al_T = 2.520 mol·L^－1的聚合氯化铝溶液加水稀释，则稀释过程中主要发生反应的离子方程式：                                                                                                  。

③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图20—1。当T>80℃时，Al_T显著下降的原因是                                                                                    。

（3）真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：

①Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g)△H₁ = a kJ·mol^－1

②3AlCl(g) = 2Al(l)+ AlCl₃(g)△H₂ = b kJ·mol^－1

则反应Al₂O₃(s)+ 3C(s) = 2Al(l)+ +3CO(g)△H = kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明△H                            0（填“>”“=”或“<”）。

（4）一种铝空气电池结构如图20－2所示，写出该电池正极的电极反应式。

Answer

（1）13Al3++32OH-+8H2O=[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+；（2）①减小；②Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+；

③温度升高，水解程度加大，产生氢氧化铝沉淀；（3）a+b；>；（4）O2+2H2O+4e-=4OH-。

【解析】

试题分析：(1)根据题意结合原子守恒、电荷守恒可得生成[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的离子方程式：13Al3++32OH-+8H2O=[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+；（2）①在一定温度下，AlT越大，Ala%越大，Alc%越小，所以pH减小；②如将AlT = 2.520 mol·L－1的聚合氯化铝溶液加水稀释，则稀释过程中主要发生反应的离子方程式：Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+；③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图所示。当T>80℃时，AlT显著下降的原因是温度升高，水解程度加大，产生氢氧化铝沉淀；（3）①＋②整理可得Al2O3(s)+ 3C(s) = 2Al(l)+ +3CO(g) △H =△H1＋△H2 =－（a+b）kJ/mol；反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明该反应是吸热反应，△H>0；（4）在该铝空气电池中活动性强的Al作负极，活动性弱的C作正极。由于是在中性介质中，所以发生的是吸氧腐蚀。该电池正极的电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-。

考点：考查物质的存在形式与溶液酸碱性的关系、离子方程式的书写、反应的热效应的判断、原电池反应原理的知识。