Question

（14分）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料。

（1）铝元素在元素周期表中的位置是                。

（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为               ；

②电池中NaCl的作用是                 。

③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为                             。

④某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为          

（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理。

①氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为                。

②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式     。

Answer

（14分）（1）第三周期第ⅢA族（2分）

（2）①4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 （2分） ②增强溶液的导电能力（2分）

③I-+3H2O-6e-=IO3-+6H+ （2分） ④2.7g （2分）

(3) ①（2分）②Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO. （2分）

【解析】

试题分析：（1）13号元素铝元素原子的核外电子排布是2、8、3，其在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族；（2）在负极发生反应：4Al-12e-=4Al3+；在正极发生反应：3O2+6H2O+12e-+4Al3+=4Al(OH)3。总反应方程式是4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。②电池中NaCl的作用是电解质，提供自由移动的离子，增强溶液的导电能力；③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO3（石墨为电极材料），溶液中的阴离子放电，由于放电能力：I->OH-，所以I-在阳极放电，阳极的电极反应式为I-+3H2O-6e-=IO3-+6H+；④NaCl溶液电解的方程式是：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，每产生2mol的NaOH,转移2mol的电子，n(NaOH)= 0.3 mol/L×0.5L=0.15mol，铝一空气电池的效率为50%，所以转移电子的物质的量是0.15mol÷50%=0.30mol,Al是+3价的金属，所以反应消耗的Al的物质的量是0.30mol÷3=0.10mol，其质量是m(Al)= 0.10mol×27g/mol=2.7g；（3）①氯化铝在加热条件下易升华，说明该物质是分子晶体，在气态氯化铝的化学式为Al2Cl6，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为；②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，根据元素守恒及电子守恒可得该反应的化学方程式是Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。

考点：考查元素在周期表中的位置、原电池、电解池反应原理及应用、物质结构式、反应方程式的书写的知识。