Question

铝及其化合物用途广泛，研究其性质具有重要意义。

（1）铝离子的结构示意图为                。

（2）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺，过程如图1所示：

     

                         图1                            图2

① 铝镓合金与水反应的化学方程式为______________________。

② 该工艺过程中，能量的转化形式分别有_______________（填“什么能转变为什么能”）。

③ 该工艺过程总反应的实质是_____________________。

（3）室温下，往0.2 mol/L Al₂ ( SO₄)₃溶液中逐滴加入1.0 mol/L NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化的曲线如图2所示。解释c→d过程中pH增大且幅度较大的原因（请结合必要的化学用语）_____________________。

Answer

（9分）（除特别注明，均每空2分）

（1）；

（2）①2Al + 3H2OAl2O3 + 3H2↑；②太阳能转变为电能，电能转化为化学能，化学能转变为热能；③2 H2O=== 2H2↑ + O2↑（文字表述也可以）

（3）Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+ 2H2O； c点开始主要是Al(OH)3溶于NaOH，生成显碱性的NaAlO2，体系是Al(OH)3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大，pH增大，该过程类似于酸碱中和，因此pH有突跃（说法合理答案均给分）

【解析】

试题分析：（1）铝原子核外有13个电子，核外有三个电子层，最外层3个电子，铝离子是铝原子失去最外层电子形成，离子结构示意图为，故答案为：；

（2）①铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是2Al+3H2OAl2O3+3H2↑，故答案为：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑；

②流程图中分析可知，该工艺中能量的转化形式有：太阳能转化为电能，2Al2O34Al+3O2↑，电能转化为化学能，2Al+3H2OAl2O3+3H2↑，化学能转化为热能，所以有三种形式的能量转化，故答案为：太阳能转变为电能，电能转化为化学能，化学能转变为热能；

③该工艺中发生的反应有：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑①，2Al2O34Al+3O2②，将方程式①×2+②得方程式2H2OH2↑+O2↑，所以反应的实质是水的分解反应，化学方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，故答案为：2H2O2H2↑+O2↑；

（3）硫酸铝为强酸弱碱盐，水解显酸性，水解离子反应为Al3++3H2OAl（OH）3+3H+，a-b段，加入NaOH溶液，消耗氢离子，发生反应：H++OH-═H2O，b-c段溶液的pH变化不大，主要发生反应：Al3++3OH-═Al（OH）3↓，则加入的OH-主要用于生成Al（OH）3沉淀；c-d段溶液pH变化较大，c点后pH发生突变，NaOH过量，Al（OH）3沉淀开始溶解，生成NaAlO2，反应为：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，体系是Al（OH）3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大碱性较强，pH增大，故答案为：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，c点开始主要是Al（OH）3溶于NaOH，生成显碱性的NaAlO2，体系是Al（OH）3和NaAlO2的混合，随着NaAlO2浓度的增大，pH增大，该过程类似于酸碱中和，因此pH有突跃。

考点：考查了盐类水解、铝及其化合物的性质的相关知识。