Question

工業(yè)上由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制備無(wú)水AlCl₃的流程如下

已知：AlCl₃，F(xiàn)eCl₃，分別在183℃、315℃升華

（1）在焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)：

①Fe₂O₃(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)   △H＝－492.7kJ/mol

②3CO(g)+ Fe₂O₃(s) 2Fe(s)＋3CO₂(g)   △H＝＋25.2kJ/mol

反應(yīng)2Fe₂O₃(s)＋3C(s) 4Fe(s)＋3CO₂(g)   △H＝___________kJ/mol。

（2）①Al₂O₃，Cl₂和C在氯化爐中高溫下發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)生成1molAlCl₃。時(shí)轉(zhuǎn)移______mol電子；爐氣中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其離子方程式為：____________________________。在溫度約為700℃向升華器中加入鋁粉，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。充分反應(yīng)后溫度降至____________以下（填“183℃、315℃之一），開始分離收集AlCl₃。

②將AlCl_3· 6H₂O溶于濃硫酸進(jìn)行蒸餾，也能得到一定量的無(wú)水AlCl₃，此原理是利用濃硫酸下列性質(zhì)中的____（填字母序號(hào)）。

①氧化性  ②吸水性  ③難揮發(fā)性  ④脫水性

a．只有①    b.只有②    c．只有②③    d.只有②③④

（3）海洋燈塔電池是利用鋁、石墨為電極材料，海水為電解質(zhì)溶液，構(gòu)成電池的其正極反應(yīng)式 ________；與鉛蓄電池相比．釋放相同電量時(shí)，所消耗金屬電極材料的質(zhì)量比m(Al):m(Pb)＝_________________。

 

Answer 1

【答案】

（共14分）（1）（1分）—467.5 （2）①3（2分）；Cl₂+SO₃^2-+H₂O＝2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺ (2分)；

Al+FeCl₃＝Fe+AlCl₃ (2分)；315℃（1分）  ② c  (2分)

（3）（4分）O₂+4e^-+2H₂O＝4OH^- （2分）； 2:23（2分）

【解析】

試題分析：（1）已知：①Fe₂O₃(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)   △H＝－492.7kJ/mol和②3CO(g)+ Fe₂O₃(s) 2Fe(s)＋3CO₂(g)   △H＝＋25.2kJ/mol，所以由蓋斯定律可知，①＋②即得到2Fe₂O₃(s)＋3C(s) 4Fe(s)＋3CO₂(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－492.7kJ/mol＋25.2kJ/mol＝－467.5kJ/mol。

（2）①根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無(wú)水AlCl₃，說(shuō)明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C1₃，冷凝器尾氣含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)，生成A1C1₃和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為A1₂O₃＋3C1₂＋3C 2A1C1₃＋3CO。反應(yīng)中氯元素化合價(jià)由0價(jià)降低為－1價(jià)，氯氣是氧化劑，故生成1mol AlCl₃時(shí)轉(zhuǎn)移電子為1mol×3＝3mol；Cl₂有強(qiáng)氧化性，能將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為C1^-，因此反應(yīng)離子方程式為SO₃^2-+C1₂+H₂O＝SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；由工藝流程可知，升華器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，加入少量Al除去FeCl₃，Al與FeCl₃反應(yīng)生成Fe、AlCl₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al＋FeCl₃2A1C1₃＋Fe；由題目信息可知，AlCl₃的升華溫度更低，應(yīng)控制溫度使AlCl₃升華，且FeCl₃不升華，所以溫度應(yīng)控制在315℃以下。

②AlCl₃水解吸熱，直接加熱AlCl₃•6H₂O，水解徹底生成氫氧化鋁，得不到氯化鋁。濃硫酸吸水，同時(shí)可以生成HCl抑制氯化鋁水解，利用濃硫酸的吸水性與難揮發(fā)性，即答案選c。

（3）原電池中較活潑的金屬是負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此該原電池實(shí)質(zhì)是金屬鋁發(fā)生的吸氧腐蝕，氧氣在正極放電生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂＋4e^-＋2H₂O＝4OH^－；電量相同，則原電池轉(zhuǎn)移電子相同。在反應(yīng)中鋁失去3個(gè)電子，鉛失去2個(gè)電子。設(shè)轉(zhuǎn)移電子為3mol，則n(Al)＝3mol÷3＝1mol、n(Pb)＝3mol÷2＝1.5mol，故m(Al):m(Pb)＝1mol×27g/mol:1.5mol×207g/mol=2:23。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱的計(jì)算；氧化還原反應(yīng)方程式的書寫以及有關(guān)計(jì)算；水解平衡；電化學(xué)原理的應(yīng)用與計(jì)算等