Question

【題目】工業上以氧化鋁為原料可制得一些物質。

(1)碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN)

已知：2Al2O3(s)==4Al(g)+3O2(g) △H1=+3351KJmol﹣1

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2=-221KJmol﹣1

2Al(g)+N2(g)==2AlN(s) △H3=-318KJmol﹣1

碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學方程式是________________________________________________，

(2)電解法可制取鋁。以石墨作電極電解熔融 Al2O3（加入Na3AlF6為助熔劑）

①電解時鋁在_____________產生（填陰極或陽極）

②電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是________________________。

(3)二氧化碳甲烷化再利用

①已知反應：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)寫出該反應的平衡常數表達式________________________

②據文獻報道，CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，生成甲烷的電極反應式是_________________。

Answer 1

【答案】3C(s) + Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g) △H = +1026KJ/mol陰極和陽極產生的氧氣反應K=c (CH4)c2( H2O)/c( CO2)c4(H2) CO2+6H2O+8e﹣═ CH4+8OH﹣

【解析】

（1）蓋斯定律計算，（①+②×3+③×2）×1/2得到碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學方程式。

（2）由電解原理可知，陰極上鋁離子得到電子，陽極上是氧離子失電子發生氧化反應；

②電解過程中生成的氧氣全部與石墨電極反應生成CO和CO2氣體．因此，需要不斷補充石墨電極；

（3）①依方程式結合平衡常數的概念寫出平衡常數的表達式。

②CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，二氧化碳得電子生成甲烷。

（1）已知：①2Al2O3(s)==4Al(g)+3O2(g) △H1=+3351KJmol﹣1

②2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2=-221KJmol﹣1

③2Al(g)+N2(g)==2AlN(s) △H3=-318KJmol﹣1

蓋斯定律計算，（①+②×3+③×2）×1/2得到碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學方程式，3C（s）+Al2O3（s）+N2（g）=2AlN（s）+3CO（g）△H=+1026KJ·mol－1·L－1。

（2）①由電解原理可知，陰極上鋁離子得到電子生成鋁，故鋁在陰極上生成；陽極上是氧離子失電子發生氧化反應，電解時陽極的電極反應式為：2O2－-4e－=O2↑；

②電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是石墨電極被陽極上產生的氧氣氧化。

（3）①依方程式結合平衡常數的概念寫出平衡常數的表達式：K=c (CH4)c2( H2O)/c( CO2)c4(H2) ；

②CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，二氧化碳得電子生成甲烷，電極反應式是CO2+6H2O+8e﹣═ CH4+8OH﹣。