Question

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

已知：AlCl₃，FeCl₃，分別在183℃、315℃升華
（1）在焙燒爐中發生反應：
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生反應，當生成1molAlCl₃。時轉移______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，發生反應的化學方程式為_______________。充分反應后溫度降至____________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中的____（填字母序號）。
①氧化性 ②吸水性 ③難揮發性 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，海水為電解質溶液，構成電池的其正極反應式 ________；與鉛蓄電池相比．釋放相同電量時，所消耗金屬電極材料的質量比m(Al):m(Pb)＝_________________。

Answer 1

（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)，所以該反應的反應熱△H＝－492.7kJ/mol＋25.2kJ/mol＝－467.5kJ/mol。
（2）①根據工藝流程可知氯化爐的產物，經冷卻、升華可制備無水AlCl₃，說明氯化爐的產物中含有A1C1₃，冷凝器尾氣含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反應，生成A1C1₃和CO，反應的化學方程式為A1₂O₃＋3C1₂＋3C 2A1C1₃＋3CO。反應中氯元素化合價由0價降低為－1價，氯氣是氧化劑，故生成1mol AlCl₃時轉移電子為1mol×3＝3mol；Cl₂有強氧化性，能將SO₃^2-氧化為SO₄^2-，自身被還原為C1^-，因此反應離子方程式為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反應生成Fe、AlCl₃，反應的化學方程式為Al＋FeCl₃2A1C1₃＋Fe；由題目信息可知，AlCl₃的升華溫度更低，應控制溫度使AlCl₃升華，且FeCl₃不升華，所以溫度應控制在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性，即答案選c。
（3）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。因此該原電池實質是金屬鋁發生的吸氧腐蝕，氧氣在正極放電生成氫氧根離子，電極反應式為O₂＋4e^-＋2H₂O＝4OH^－；電量相同，則原電池轉移電子相同。在反應中鋁失去3個電子，鉛失去2個電子。設轉移電子為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：考查反應熱的計算；氧化還原反應方程式的書寫以及有關計算；水解平衡；電化學原理的應用與計算等