2023年高考上海化学卷综合(二)题

做真题，学化学，带你畅游化学知识海洋，掌握化学内在逻辑规律，满分高分不是梦。本题考查Al及其化合物的结构和性质，涉及氧化还原、水解、反应方程式及原理分析。

（二）本题15分

聚合氯化铝用于城市给排水净化。氧化铝法制取无水三氯化铝的反应如下:

26. 标出上述反应的电子转移方向和数目                。

27. 请写出该反应的化学平衡常数表达式: K=                。

28. Al原子核外共有        种不同能量的电子。

聚合氯化铝 (PAC) 是一种介于 AICl₃和 AI(OH)₃之间的水溶性无机高分子聚合物，PAC的水解过程中会有一种聚合稳定态物质[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₂₄]⁷⁺产生，称为Al₁₃。Al₁₃对水中胶体和颗粒物具有高度电中和桥联作用，是净水过程中的重要物质。

29. Al₁₃在水解过程中会产生[AI(OH)₂]⁺、[AI(OH)]²⁺等产物，请写出[AI(OH)]²⁺水解的离子方程式：                。

30. AICl₃溶液与 NaOH 溶液反应，若参与反应的铝离子最终全部转化生成Al₁₃，则理论上参与反应的 Al³⁺与 OH^-的物质的量之比是         。

31. 使用  Al³⁺净水时应控制 pH 在 6.8~8.02 之间，否则净水效果不佳。请结合使用 Al³⁺水解净化水时铝元素存在的形态，分析在强酸性和强碱性环境时净水效果差的原因                。

解析和解答如下：

26. 氧化还原过程。观察方程式，Al和O元素价态不变。C由0价升高到+2价，失去电子；Cl₂由0价降低到-1价，得到电子。方程式中3个C，需要将6个电子转移给Cl₂，如下：

27. Al₂O₃和C为固体，不出现在平衡常数表达式中。如下：

K=c³(CO)·c²(AICl₃)/c³(Cl₂)

28. 原子核外，每个电子亚层内电子的能量是相同的，有几个电子亚层，就有几种不同能量的电子。

Al的核外电子排布为：1s²2s²3p⁶3s²3p¹

具有5个电子亚层，5种不同能量的电子。

29. 水解分步进行，写出[AI(OH)]²⁺一步水解方程式，如下：

[AI(OH)]²⁺+H₂O=[AI(OH)₂]⁺+H⁺

30. 观察Al₁₃的化学式，Al³⁺个数确定，为13个；化学式中含有(OH)₂₄，已经确定含有24OH^-。另外的4个O^2-需要确定来源。

介质为碱性，OH^-浓度高，O来自于OH^-：

2OH^-=O^2-+H₂O

4个O^2-需要8个OH^-。

一共需要32个OH^-。

比例为：13:32。

O^2-能来自于H₂O吗？假设来自于H₂O，

H₂O=O^2-+2H⁺极难发生。假设能发生，

碱性条件下：2H⁺+2OH^-=2H₂O，同样需要消耗同样多的OH^-。

31. 结合含铝化合物的两性回答。

强酸条件下，以Al³⁺存在，无法水解；强碱条件下，以AlO₂^-存在。均无法生成胶体来净化水。

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