铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al2 - 已解决

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2）中．工业上用铝土矿制备铝的某

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为al₂o₃，还含有fe₂o₃、feo、sio₂）中．工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如图1．

（1）在滤液a中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液b显酸性．

①该过程中涉及某氧化还原反应如下，请完成：

□fe²⁺+□clo^-+______=□fe（oh）₃↓+□c1^-______．

②由滤液b制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、

______（填操作名称）、洗涤．

（2）新型铝空气电池具有比能量大、质量轻、无毒和危险性等优点．

铝空气电池的工作原理　铝空气电池以***铝al（含铝99.99%）为负极、石墨为正极，以氢氧化钠（naoh）水溶液为电解质（如图2）．

请回答下列问题：

①正极反应：______

②负极反应：______

③al电极易被naoh溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一，电极被腐蚀的离子方程为______．

（3）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．图3为铝材表面处理的一种方法

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，原因是_______（用离子方程式表示）．为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的______．

a．nh₃b．co₂c．naohd．hno₃

②以铝材为阳极，在h₂so₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为______．取少量废电解液，加入nahco₃，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______．（用离子方程式表示）

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解题思路：（1）①依据流程分析，滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝，在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性，次氯酸根离子具有氧化性氧化亚铁离子为铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去；依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平计算写出；

②加入浓盐酸抑制氯化铝的水解，蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤；

（2）铝空气燃料电池中负极反应为Al+4OH^--3e^-═AlO₂^-+2H₂O，正极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，总反应为4Al+4OH^--+3O₂═4AlO₂^-+2H₂O，铝为活泼金属，既能与酸反应，又能与碱反应；

（3）①铝材表面的自然氧化膜是氧化铝，碱洗应用了氧化铝的两性，故反应离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；因碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解；

②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀．

（1）①滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝，在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性，次氯酸根离子具有氧化性氧化亚铁离子为铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去；亚铁离子被氧化为铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀，次氯酸根离子被还原为氯离子；反应的两种方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+C1^-+4H⁺；

故答案为：2Fe²⁺+1ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+1C1^-+4H⁺；

②加入浓盐酸抑制氯化铝的水解，蒸发浓缩冷却结晶，过滤，洗涤，故答案为：过滤；

（2）①电解质溶液显碱性，该燃料电极的正极发生反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；

②铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，

故答案为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；

③Al电极易被NaOH溶液腐蚀，即铝与氢氧化钠反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；

（3）①铝材表面的自然氧化膜是氧化铝，Al₂O₃具有两性，既能与强碱反应也能与强酸反应生成盐和水，碱洗除氧化膜，故反应离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解，

故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；b；

②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al³⁺，和HCO₃^-发生了互促水解．3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓；或HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀，

故答案为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓．

点评：

本题考点：镁、铝的重要化合物；化学电源新型电池；电解原理；制备实验方案的设计．

考点点评：本题考查了铁、铝性质的综合应用和氧化铝提纯制备流程分析应用以及新型电池，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，为易错点，题目难度中等．

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