Question

硝酸铝是重要的化工原料．
（1）在实验室中，硝酸铝必须与可燃物分开存放，是因为硝酸铝具有

 

．
A．可燃性           B．氧化性           C．还原性
（2）用Al作电极电解HNO₃溶液制取Al（NO₃）₃，电解反应的离子方程式为

 

．
（3）查资料得知：当Al（NO₃）₃溶液pH＞3时，铝元素有多种存在形态，如Al³⁺、[Al（OH）]²⁺、[Al（OH）₂]⁺等．写出[Al（OH）]²⁺转化为[Al（OH）₂]⁺的离子方程式

 

．
（4）用硝酸铝溶液（加入分散剂）制备纳米氧化铝粉体的一种工艺流程如下．

①（CH₂）₆N₄水溶液显碱性．请补充完整下列离子方程式．

 

（CH₂）₆N₄+

 

H₂O?

 

HCHO+

 

 

+

 

OH^-
②经搅拌Ⅱ，pH下降的原因是

 

．
③凝胶中含有的硝酸盐是

 

．
（K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33；溶液中离子浓度小于1×10^-5mol?L^-1时，可认为这种离子在溶液中不存在）
④煅烧过程主要发生如下转化．凝胶

Ⅰ

勃母石（γ-AlOOH）

Ⅱ

γ-Al₂O₃

Ⅲ

α-Al₂O₃）煅烧过程中样品的失重率（TG%）随温度变化如图．凝胶煅烧失重曲线有明显的三个阶段：
（ⅰ）a～b段：失重率82.12%；
（ⅱ）b～c段：失重率9.37%；
（ⅲ）c～d段：失重率几乎为0．
转化Ⅱ对应的失重阶段是

 

（填序号ⅰ、ⅱ、ⅲ），转化Ⅲ开始的温度是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）硝酸铝具有氧化性，必须与可燃物分开存放；
（2）用Al作电极电解HNO₃溶液：阳极为2Al-6e^-=2Al³⁺；阴极为6H⁺+6e^-=3H₂↑；
（3）[Al（OH）]²⁺可水解生成[Al（OH）₂]⁺；
（4）硝酸铝加入（CH₂）₆N₄水溶液充分搅拌，调节溶液pH=3.95时可生成氢氧化铝胶体，水浴加热生成氢氧化铝凝胶，冷却、干燥后可得纳米氧化铝，
①（CH₂）₆N₄水溶液显碱性，可结合电荷守恒、质量守恒配平；
②搅拌可促进水解；
③（CH₂）₆N₄水解生成硝酸铵，溶液中存在硝酸铝；
④根据质量的变化结合曲线判断．

解答： 解：（1）硝酸铝中N元素化合价为+5价，具有氧化性，必须与可燃物分开存放，故答案为：B；
（2）用Al作电极电解HNO₃溶液：阳极为2Al-6e^-=2Al³⁺；阴极为6H⁺+6e^-=3H₂↑，电解方程式为2Al+6H⁺

通电  .

2Al³⁺+3H₂↑，
故答案为：2Al+6H⁺

通电  .

2Al³⁺+3H₂↑；
（3）[Al（OH）]²⁺可水解生成[Al（OH）₂]⁺，离子方程式为[Al（OH）]²⁺+H₂O?[Al（OH）₂]⁺+H⁺，故答案为：[Al（OH）]²⁺+H₂O?[Al（OH）₂]⁺+H⁺；
（4）硝酸铝加入（CH₂）₆N₄水溶液充分搅拌，调节溶液pH=3.95时可生成氢氧化铝胶体，水浴加热生成氢氧化铝凝胶，冷却、干燥后可得纳米氧化铝，
①（CH₂）₆N₄水溶液显碱性，方程式为（CH₂）₆N₄+10H₂O?6HCHO+4NH₄⁺+4OH^-，
故答案为：1； 10； 6； 4；NH₄⁺； 4；
②搅拌可使Al³⁺与水充分接触，促进水解，故答案为：经搅拌后，促进了Al³⁺的水解；
③（CH₂）₆N₄水解生成硝酸铵，溶液中存在硝酸铝，故答案为：Al（NO₃）₃、NH₄NO₃；
④转化Ⅱ对应的反应为γ-AlOOH

Ⅱ

γ-Al₂O₃，失重率为

18

120

×100%=9%，
则转化Ⅱ对应的失重阶段是ⅱ，
由图象可知转化Ⅲ开始的温度是600℃，
故答案为：ⅱ； 600℃．

点评：本题考查物质制备实验方案的设计，为高考常见题型，侧重学生的分析、计算和实验能力的考查，注意把握实验的原理和物质的性质，难度中等．