Question

17．鋁和硫的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用．

（1）真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：
2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol^-1
3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
反應(yīng)Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=0.5a+bkJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）；
（2）鋁電池性能優(yōu)越，Al-Ag₂O電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如圖1所示：
請(qǐng)寫出該電池正極反應(yīng)式Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；常溫下，用該化學(xué)電源和惰性電極電解300mlNaCl溶液（過量），陽極的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電解反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-，消耗27mg Al后溶液的pH=12 （不考慮溶液體積的變化）．
（3）硫酸的年產(chǎn)量可以用來衡量一個(gè)國家的無機(jī)化工水平．工業(yè)生產(chǎn)硫酸的流程中存在反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．反應(yīng)體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖2所示（曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）．下列說法正確的是de
a．若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡不移動(dòng)
b．若在恒溫、恒容條件下向上述平衡體系中通入SO₃（g），壓強(qiáng)增大，平衡向右移動(dòng)
c．B點(diǎn)、C點(diǎn)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂，則K₁＜K₂
d．在A點(diǎn)時(shí)，消耗1mol SO₂必定同時(shí)消耗1mol SO₃
e．在D點(diǎn)時(shí)，v_正＞v_逆．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變；
（2）由原電池總反應(yīng)可知，原電池工作時(shí)Al被氧化，應(yīng)為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被還原，應(yīng)為原電池的正極，電極反應(yīng)式為Ag₂O+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，電解NaCl溶液時(shí)，陽極氯離子失電子生成氯氣，根據(jù)電子守恒計(jì)算．
（3）a、恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)；
b、增大生成物的濃度，平衡逆向移動(dòng)；
c、由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷；
d、在A點(diǎn)為平衡點(diǎn)，正逆反應(yīng)速率相等進(jìn)行判斷．
e、D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行建立平衡．

解答 解：（1）①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）；△H=a kJ•mol^-1
②3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）；△H=b kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①×3+②×6得到：6Al₂O₃（s）+18C（s）=12Al（l）+18CO（g）△H=（3a+6b）KJ/mol，即Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=（0.5a+b）KJ/mol，
故答案為：0.5a+b；
（2）由原電池總反應(yīng)可知，原電池工作時(shí)Al被氧化，應(yīng)為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被還原，應(yīng)為原電池的正極，電極反應(yīng)式為Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-，電解NaCl溶液時(shí)，陽極氯離子失電子生成氯氣，則陽極的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；電解反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；消耗27mg Al，則鋁的物質(zhì)的量為$\frac{m}{M}$=$\frac{27×1{0}^{-3}g}{27g/mol}$=0.001mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.003mol，
由電解方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-可知，轉(zhuǎn)移2mol電子生成2molOH^-，則轉(zhuǎn)移0.003mol電子時(shí)，溶液中生成0.003molOH^-，
所以c（OH^-）=$\frac{0.003mol}{0.3L}$=0.01mol/L，則溶液的pH=12；
故答案為：Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；12；
（3）a、恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
b、增大生成物的濃度，平衡逆向移動(dòng)，若在恒溫、恒容條件下向上述平衡體系中通入SO₃（g），生成物的濃度增大，平衡向左移動(dòng)，故b錯(cuò)誤；
c、由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，K值減小，故平衡常數(shù)K₁＞K₂，故錯(cuò)誤；
d、在A點(diǎn)為平衡點(diǎn)，正逆反應(yīng)速率相等，所以消耗1mol SO₂必定同時(shí)消耗1mol SO₃，故正確；
e、D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，所以V_正＞V_逆，故正確；
故選：de．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電解原理的應(yīng)用和電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用、化學(xué)平衡移動(dòng)、平衡常數(shù)的影響因素等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．