Question

（14分）用電化學(xué)原理研究金屬鋁具有重要的意義。

（1）已知：

①工業(yè)上利用惰性電極電解熔融的Al2O3冶煉鋁，每消耗1000kJ電能時(shí)，生成27g鋁，則電解過(guò)程中能量利用率為_(kāi)___。

③利用Al2O3制備無(wú)水AlCl3的反應(yīng)為

。反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，加入焦炭能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，理由是­__________.

（2）為了防止鋼材腐蝕，常采用電解熔融鹽法在鋼材表面鍍鋁。熔融鹽中鋁元素和氯元素僅以形式存在。如下圖所示：

①鋼材表面鍍鋁時(shí)，鋁應(yīng)接電源的________極。

②試分析電鍍鋁時(shí)不用氯化鋁水溶液作電解液的原因：_______________.

（3）鋁一空氣-NaOH溶液組成的鋁電池性能優(yōu)越，可用于電動(dòng)汽車(chē)。寫(xiě)出該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式______：

（4）鋁可用于處理銀器表面的黑斑(Ag2S)。將銀器置于鋁制容器里的食鹽水中并與鋁接觸，形成原電池，可將Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag，該過(guò)程中食鹽水的作用為_(kāi)______________.

Answer 1

（1）①80% ② -3257.6 ③焦炭可消耗產(chǎn)物中的氧氣，使c(O2)變小，同時(shí)焦炭與O2反應(yīng)放出大量的熱量，都有利于平衡向右移動(dòng) （2） ①正 ②H＋得電子的能力比Al3＋得電子的能力強(qiáng)，若用氯化鋁水溶液作電解液，陰極上將發(fā)生反應(yīng)2H＋+2e－=H2↑ （3）Al-3e+4OH－=AlO2-+2H2O （4）作電解質(zhì)溶液

【解析】

試題分析：（1）①27g鋁的物質(zhì)的量為1mol,吸收800kJ熱量，則電解過(guò)程中能量利用率為（800÷1000）×100%=80%，②根據(jù)蓋斯定律，-（二式×2 + 一式×2）得—（1600×2+28.8×2）=-3257.6kJ?mol-1，③焦炭可消耗產(chǎn)物中的氧氣，使c(O2)變小，同時(shí)焦炭與O2反應(yīng)放出大量的熱量，都有利于平衡向右移動(dòng)，所以需定期加入焦炭。

（2）①在鋼材表面鍍鋁，鍍層金屬做陽(yáng)極，鋁作陽(yáng)極，應(yīng)接電源的正極，②H＋得電子的能力比Al3＋得電子的能力強(qiáng)，若用氯化鋁水溶液作電解液，陰極上將發(fā)生反應(yīng)2H＋+2e－=H2↑，無(wú)法鍍鋁，所以不用氯化鋁水溶液作電解液。

（3）鋁一空氣-NaOH溶液組成的鋁電池，鋁是活潑金屬失電子，做負(fù)極，鋁離子與OH－反應(yīng)，所以該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為Al-3e+4OH－=AlO2-+2H2O。

（4）根據(jù)原電池的構(gòu)成條件，該過(guò)程中食鹽水的作用為作電解質(zhì)溶液。

考點(diǎn)：考查電解原理的應(yīng)用，原電池的工作原理。