今年全国高考理综卷第Ⅰ卷第一大题第9题如下:把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为:
A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2
我认为此题题干出现知识性错误,熔融的氯化铝不导电,在电解槽中不能电解。理由如下:
一、 回顾电解金属铝的历史:
1854年,德维尔想用钠和三氯化铝反应试制低价的氯化铝,结果没有成功。但却得到意外收获,发现金属光泽的铝球。于是马上研究铝的工业制法。德维尔的这项研究计划得到当时拿破伦第三政府的支持,使他有可能在耶维尔工厂进行较大规模试验。因这种方法需要大量的钠,只有降低钠的价格才有可能制出低价的铝。经他改造电解法生产金属钠后,钠的价格一落千丈,到1891年,在法国南部发现一种矿石,此矿石中含有铝元素,他从这种矿石中得到氧化铝,使氧化铝与木炭、食盐混合,并在加热条件下让混合物与干燥的氯气反应,生成NaAlCl4,这种盐与过量的钠反应,可得成锭的铝。
从铝的化合物中提取单质铝,经历了施塔尔、贝采尼乌斯、戴维、奥斯泰德、武勒、德维尔几位大师的共同努力,终于制得纯净的铝。1886年,美国奥柏林学院化学系的一个青年学生霍尔听一位教授说,不管谁能发明一种成本低的炼铝法,都会出人头地。他放假回家搞了一个家庭实验室,偶然发现冰晶石可以大大降低炼铝成本。先使氧化铝同冰晶石混合,然后把混合物熔化,再通入电流,纯铝就在阴极沉积下来。此法沿用至今。
二、 氯化铝不能电解的分析:
1、实验原理分析:
将氯化铝晶体加热到熔融状态,插上电极,接通电源,结果不导电。说明电解槽中没有能自由移动的阴、阳离子,不能形成闭和回路。氯化铝晶体中的氯化铝是共价化合物分子,在加热时不能电离出自由移动的阴阳离子,氯化铝晶体是分子晶体,而不是离子晶体。工业上铝的冶炼方法:以纯净的氧化铝为原料,把氧化铝溶解在熔融的冰晶石(Na3AlF6)中,反应式为:
2Al2O3 4 Al+3 O2↑
2、物质结构分析:
氯化铝晶体在熔融状态下,得到的分子实际是以(AlCl3)2分子的形式存在的。由于Al原子最外层只有3个电子,分别与3个Cl原子形成三个极性共价键后,Al原子最外层只有6个电子,没有达到8电子稳定结构,而3个Cl原子各有3对孤电子对,这样,由1个Cl原子提供1对孤电子对与Al原子形成配位键,在2个AlCl3分子中,交叉形成了2个Cl Al配位键,而形成稳定的(AlCl3)2分子结构。 |