（16 分）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳…——2014 高考化学第 30 题答案解析

（1）电镀时，待镀金属制品（钢制品）作阴极，应连接电源的负极。
根据题意，电解液由有机阳离子、$\mathrm{Al_2Cl_7^-}$和$\mathrm{AlCl_4^-}$组成，且有机阳离子不参与反应，不产生其他离子。阴极发生还原反应生成铝单质。观察阴离子组成，$\mathrm{Al_2Cl_7^-}$转化为$\mathrm{Al}$和$\mathrm{AlCl_4^-}$符合物料守恒与电荷守恒。
配平电极反应式：
反应物为$\mathrm{Al_2Cl_7^-}$，产物为$\mathrm{Al}$和$\mathrm{AlCl_4^-}$。
设生成1 mol $\mathrm{Al}$，则需消耗$\mathrm{Al_2Cl_7^-}$提供Al原子。
根据Al原子守恒：$2 \times n(\mathrm{Al_2Cl_7^-}) = 1 \times n(\mathrm{Al}) + 1 \times n(\mathrm{AlCl_4^-})$
根据Cl原子守恒：$7 \times n(\mathrm{Al_2Cl_7^-}) = 4 \times n(\mathrm{AlCl_4^-})$
联立解得系数比：令$n(\mathrm{Al_2Cl_7^-})=4$，则$n(\mathrm{AlCl_4^-})=7$，代入Al守恒得$n(\mathrm{Al})=1$。
此时电荷变化：左边 $4 \times (-1) = -4$，右边 $7 \times (-1) = -7$。
为了平衡电荷，左边需得到3个电子（$-4 + (-3) = -7$）。
故阴极反应式为：$4\mathrm{Al_2Cl_7^-} + 3\mathrm{e^-} = \mathrm{Al} + 7\mathrm{AlCl_4^-}$。

若改用$\mathrm{AlCl_3}$水溶液，溶液中存在$\mathrm{Al^{3+}}$、$\mathrm{H^+}$、$\mathrm{OH^-}$、$\mathrm{Cl^-}$。由于$\mathrm{H^+}$的氧化性强于$\mathrm{Al^{3+}}$（在水溶液中$\mathrm{Al^{3+}}$难以直接放电析出金属铝，而是$\mathrm{H^+}$优先放电），故阴极上$\mathrm{H^+}$得电子生成氢气（$\mathrm{H_2}$）。

（2）铝与$\mathrm{NaOH}$溶液反应的化学方程式为：
$2\mathrm{Al} + 2\mathrm{NaOH} + 6\mathrm{H_2O} = 2\mathrm{Na[Al(OH)_4]} + 3\mathrm{H_2}\uparrow$
在该反应中，铝元素化合价由0价升高到+3价，氢元素（来自水）化合价由+1价降低到0价。
还原产物是$\mathrm{H_2}$。
关系式分析：生成3 mol $\mathrm{H_2}$，转移电子数为 $3 \times 2 = 6$ mol。
即 $\mathrm{H_2} \sim 2\mathrm{e^-}$。
当转移6 mol电子时，所得还原产物$\mathrm{H_2}$的物质的量为 $\frac{6}{2} = 3$ mol。

（3）铝热反应需要高温引发。通常使用镁条（Mg）作为引燃剂，氯酸钾（$\mathrm{KClO_3}$）作为助燃剂（受热分解释放氧气促进镁条剧烈燃烧产生高温）。因此需要的试剂是 b 和 d。

铝热反应后的固体混合物可能含有生成的Fe、未反应的$\mathrm{Al}$、$\mathrm{Fe_2O_3}$以及生成的$\mathrm{Al_2O_3}$等。
将其溶于足量稀硫酸：
若存在$\mathrm{Fe_2O_3}$，会发生反应：$\mathrm{Fe_2O_3} + 6\mathrm{H^+} = 2\mathrm{Fe^{3+}} + 3\mathrm{H_2O}$，生成$\mathrm{Fe^{3+}}$。
但混合物中一定含有生成的单质Fe（可能还有Al）。单质Fe具有还原性，能与$\mathrm{Fe^{3+}}$发生氧化还原反应：
$\mathrm{Fe} + 2\mathrm{Fe^{3+}} = 3\mathrm{Fe^{2+}}$
如果Fe过量或适量，溶液中的$\mathrm{Fe^{3+}}$会被完全还原为$\mathrm{Fe^{2+}}$。
$\mathrm{Fe^{2+}}$遇KSCN溶液不变红，无明显现象。
因此，滴加KSCN溶液无明显现象，**不能**说明固体混合物中无$\mathrm{Fe_2O_3}$，因为即使有$\mathrm{Fe_2O_3}$，其溶解产生的$\mathrm{Fe^{3+}}$也可能被单质Fe还原殆尽。
理由涉及的离子方程式为：
$\mathrm{Fe_2O_3} + 6\mathrm{H^+} = 2\mathrm{Fe^{3+}} + 3\mathrm{H_2O}$
$\mathrm{Fe} + 2\mathrm{Fe^{3+}} = 3\mathrm{Fe^{2+}}$