Question

9．I、離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁．
（1）鋼制品應(yīng)接電源的負(fù)極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-．若改用AlCl₃水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為H₂ ．
（2）用鋁粉和Fe₂O₃做鋁熱反應(yīng)實驗，需要的試劑還有bd．
a．KCl      b．KClO₃    c．MnO₂    d．Mg
取少量鋁熱反應(yīng)所得到的固體混合物，將其溶于足量稀H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，不能（填“能”或“不能”）說明固體混合物中無Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用離子方程式說明）．
Ⅱ．甲醇汽油是一種新能源清潔燃料，可以作為汽油的替代物．工業(yè)上可用CO和H₂制取甲醇，化學(xué)方程式為：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=a kJ/mol，為研究平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物投料比（$\frac{{c（CO）}_{起始}}{{{c（H}_{2}）}_{起始}}$）及溫度的關(guān)系，研究小組在10L的密閉容器中進(jìn)行模擬反應(yīng)，并繪出如圖所示：
（1）反應(yīng)熱a＜0 （填“＞”或“＜”）．
（2）若Ⅱ反應(yīng)的n（CO）起始=10mol、投料比為0.5，A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_A=1，B點(diǎn)的平衡常數(shù)K_B=K_A（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施是減小投料比、較低溫度、增大壓強(qiáng)、分離出CH₃OH（至少答出兩條）．

Answer 1

分析 I、（1）依據(jù)電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極，鋼鐵做陰極，由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實現(xiàn)；改用AlCl₃水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣；
（2）鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，用少量氯酸鉀和鎂條引發(fā)，點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產(chǎn)生反應(yīng)引發(fā)所需要的溫度；鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因為鋁熱反應(yīng)生成鐵，溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子分析書寫離子方程式；
Ⅱ、（1）分析圖象可知，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，說明平衡逆向進(jìn)行分析反應(yīng)能量變化；
（2）結(jié)合投料比較少氫氣物質(zhì)的量，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，得到A點(diǎn)的平衡常數(shù)，AB是相同溫度下的平衡，平衡常數(shù)只隨溫度變化分析；
（3）為提高CO轉(zhuǎn)化率，可以增加氫氣量，提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進(jìn)行，依據(jù)反應(yīng)特征和平衡移動原理分析提高一氧化碳轉(zhuǎn)化率的條件是平衡正向進(jìn)行．

解答 解：I、（1）依據(jù)電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負(fù)極相連，由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實現(xiàn)，離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，則陰極反應(yīng)生成鋁是發(fā)生的還原反應(yīng)，鋁元素化合價降低，分析離子液體成分，結(jié)合電荷守恒分析可知是Al₂Cl₇^-得到電子生成，電極反應(yīng)為：4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；改用AlCl₃水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：負(fù)；4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；H₂ ；
（2）鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，用少量氯酸鉀和鎂條引發(fā)，點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產(chǎn)生反應(yīng)引發(fā)所需要的溫度；鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因為鋁熱反應(yīng)生成鐵，溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
故答案為：bd；不能；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
Ⅱ、（1）圖象可知，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，說明平衡逆向，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a＜0，
故答案為：＜；
（2）若Ⅱ反應(yīng)的n（CO）起始=10mol、投料比為0.5，n（H₂）=20mol，
               CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
起始量（mol/L）  1      2          0
變化量（mol/L）  0.5    1          0.5
平衡量（mol/L）  0.5    1          0.5
A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_A =$\frac{0.5}{0.5×1{\;}^{2}}$=1
AB是相同溫度下的平衡，平衡常數(shù)只隨溫度變化，所以AB平衡常數(shù)相同；
故答案為：1；=；
（3）為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施，可以增加氫氣量，提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進(jìn)行，依據(jù)反應(yīng)特征和平衡移動原理分析提高一氧化碳轉(zhuǎn)化率的條件是平衡正向進(jìn)行，即減小投料比、較低溫度、增大壓強(qiáng)、分離出CH₃OH；
故答案為：減小投料比、較低溫度、增大壓強(qiáng)、分離出CH₃OH．

點(diǎn)評 本題考查了電解原理的分析應(yīng)用鋁熱反應(yīng)原理分析，化學(xué)平衡、平衡常數(shù)，反應(yīng)速率影響因素分析判斷，化學(xué)平衡計算，化學(xué)平衡的建立過程分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．