Question

工業(yè)上由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制備無水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^-1
②3CO（g）+Fe₂O₃（s）2Fe（s）+3CO₂（g）△H=+25.2kJ?mol^-1
③反應(yīng)2Fe₂O₃（s）+3C（s）4Fe（s）+3CO₂（g）△H=______kJ?mol^-1
（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AlCl₃?6H₂O溶于濃硫酸進(jìn)行蒸餾，也能得到一定量的無水AlCl₃，此原理是利用濃硫酸下列性質(zhì)中的______（填字母序號）．
①氧化性�、谖�水性�、垭y揮發(fā)性�、苊撍�性
a．只有①b．只有②c．只有②③d．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（A1）：m（Pb）=______．

Answer 1

解：（1）已知：①Fe₂O₃（S）+3C（s）2Fe（s）+3CO（g）△H=-492.7kJ?mol^-1
②3CO（g）+Fe₂O₃（s）2Fe（s）+3CO₂（g）△H=+25.2kJ?mol^-1
由蓋斯定律，①+②得：2Fe₂O₃（s）+3C（s）4Fe（s）+3CO₂（g）；故△H=（-492.7kJ/mol）+25.2kJ/mol=-467.5kJ/mol；
故答案為：-467.5；
（2）①、根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl₃，說明氯化爐的產(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)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，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為C1^-，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)方程式為Al+FeCl₃AlCl₃+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，故溫度應(yīng)控制在315℃以下，
故答案為：3；SO₃^2-+C1₂+H₂O═SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；Al+FeCl₃AlCl₃+Fe；315℃；
②AlCl₃的水解，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，
故答案為：c；
（3）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，令轉(zhuǎn)移電子為3mol，則n（Al）==1mol、n（Pb）==1.5mol，故m（A1）：m（Pb）=1mol×27g/mol：1.5mol×207g/mol=2：23
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2：23．
分析：（1）由蓋斯定律定律，①+②得：2Fe₂O₃（s）+3C（s）4Fe（s）+3CO₂（g）；反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；
（2）①根據(jù)工藝流程可知升華器中含有AlCl₃等，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)會(huì)生成A1C1₃，由冷凝器尾氣可知還會(huì)生成CO，根據(jù)氯元素化合價(jià)變化計(jì)算注意電子數(shù)目；
Cl₂有強(qiáng)氧化性，將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為C1^-；
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；
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；
②AlCl₃的水解，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；
（3）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；
電量相同，則原電池轉(zhuǎn)移電子相同，令轉(zhuǎn)移電子為3mol，根據(jù)元素化合價(jià)計(jì)算n（Al）、n（Pb），再根據(jù)m=nM計(jì)算．
點(diǎn)評：本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、對工藝流程的理解與條件控制、鹽類水解、原電池、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，對學(xué)生的分析問題、解決問題的能力有較高要求．