Question

【題目】鋁及其合金在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。

（1）最新研究表明：氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液中生成Na[Al(OH)4]。則氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式為________________________________。

（2）目前，國內(nèi)對真空碳熱還原-氯化法冶煉鋁的研究較多，利用該方法冶煉金屬鋁，既節(jié)能又環(huán)保。

已知：①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g) △H1

②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl3(g) △H2

③Al(l)====Al(s) △H3

則Al2O3(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g) △H4=___________(用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)。

（3）已知：Al4C3是真空碳熱還原-氯化法冶煉鋁的中間產(chǎn)物，它與水反應(yīng)生成氣體Y，Y是含氫量最大的烴。向2L恒容密閉容器中充入2mol Y和2mol水蒸氣，一定條件下發(fā)生反應(yīng)a Y(g)+bH2O(g) c CO(g)+dH2(g) △H。測得Y的平衡轉(zhuǎn)化率α(Y)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①上述反應(yīng)的△H_______0(填“>”“<”或“=”)。

②圖象中，x_________0.1(填“>”“<”或“=”)。

③在T0K、0.1MPa時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________。

④提高上述反應(yīng)的反應(yīng)速率的措施有_______________________________ (任填二項(xiàng))。

⑤從上述反應(yīng)體系中分離出H2(還含有少量CO)作為合成氨的原料氣，為避免CO使催化劑中毒，原料氣在通入合成塔之前需與適量NH3混合，并用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO，反應(yīng)原理為[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0。若從溫度、壓強(qiáng)兩方面考慮，用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜條件是________________________。

（4）我國首創(chuàng)的海水電池以鋁板為負(fù)極，以接觸空氣的鐵鉑合金網(wǎng)為正極，以弱堿性的海水為電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)為4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。試寫出海水電池的正極反應(yīng)式：________。

Answer 1

【答案】 Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]＋H ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 ＞ ＜ 6.75 mol2·L2 使用催化劑、增大反應(yīng)物濃度、升高溫度 低溫、高壓 O2＋4e＋2H2O===4OH

【解析】（1）氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式為 Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]＋H ；（2）①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g) △H1，②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl3(g) △H2，③Al(l)====Al(s) △H3，由蓋斯定律，①+②+2③，則Al2O3(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g) △H4=ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 ；（3）Al4C3是真空碳熱還原-氯化法冶煉鋁的中間產(chǎn)物，它與水反應(yīng)生成氣體Y，Y是含氫量最大的烴。Y為CH4①由圖可知：升高溫度，平衡轉(zhuǎn)化率α(Y)增大，a Y(g)+bH2O(g) c CO(g)+dH2(g)，平衡正向移動，上述反應(yīng)的△H>0；②向2L恒容密閉容器中充入2mol Y和2mol水蒸氣，一定條件下發(fā)生反應(yīng)a Y(g)+bH2O(g) c CO(g)+dH2(g) ，該反應(yīng)為 CH4(g)+1H2O(g) 1CO(g)+3H2(g) ，由圖平衡轉(zhuǎn)化率α(Y)增大，平衡正向移動，再根據(jù)方程式的計量數(shù)，平衡向正向移動，應(yīng)是減小壓強(qiáng)，故圖象中，x<0.1；

③在T0K、0.1MPa時，平衡轉(zhuǎn)化率α(Y)=0.5時

CH4(g)+1H2O(g) 1CO(g)+3H2(g)

c始 1 1

c變 0.5 0.5 0.5 1.5

c平 0.5 0.5 0.5 1.5

上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K==6.75 mol2·L2。

④提高上述反應(yīng)的反應(yīng)速率的措施有使用催化劑、增大反應(yīng)物濃度、升高溫度等(任填二項(xiàng))。⑤[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0。若從溫度、壓強(qiáng)兩方面考慮，用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜條件是：低溫和高壓，低溫和高壓條件下，氣體溶解度大。（4）氧氣在正極得電子，被還原，海水電池的正極反應(yīng)式： O2＋4e＋2H2O===4OH。