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【题目】以铝土矿(主要成分为Al2O3)为原料用真空氯化亚铝AlCl歧化法无需进行分离提纯,直接制备金属Al。其反应过程主要由两步组成如下图:

1)已知:

Al2O3 (s) + 3C (s) 2Al (l) + 3CO (g) ΔH+1346 kJ·mol 1

3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH140 kJ·mol 1

①第一步反应的热化学方程式是______

第二步AlCl分解反应的化学平衡常数K随温度升高而______(填增大

变”或“减小)。

2)第一步是可逆反应,选择在接近真空条件下进行,其原因是______

3)第二步反应制备的Al中含有少量C,可能的原因是______(不考虑未反应的C写出1种即可)

4)如图为真空AlCl歧化法制备Al的实验装置示意图,控制AlCl3的凝华装置、Al的生成装置和AlCl的制备装置的温度分别为T1T2T3,其由高到低的顺序是______

5)制备Al的整个过程中可循环利用的物质是______

【答案】 Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g) ΔH+1486 kJ·mol 1

减小 第一步反应是气体分子数增加的反应降低压强,利于生成AlCl CO与Al或AlCl反应生成Al2O3和C CO在Al或AlCl作用下生成CO2和C T3> T2> T1 AlCl3

【解析】1)已知: Al2O3 (s) + 3C (s) 2Al (l) + 3CO (g) ΔH1+1346 kJ·mol 1

3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH2140 kJ·mol 1

①第一步反应为Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g),根据盖斯定律,由①-②得反应Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g) ΔH+1346 kJ·mol 1-140 kJ·mol 1=+1486 kJ·mol 1;②第二步AlCl分解反应3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH2140 kJ·mol 1为放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,故化学平衡常数K随温度升高而减小;(2)第一步是可逆反应,选择在接近真空条件下进行,其原因是第一步反应是气体分子数增加的反应降低压强,利于生成AlCl3)第二步反应制备的Al中含有少量C,可能的原因是CO与Al或AlCl反应生成Al2O3和C;4)如图为真空AlCl歧化法制备Al的实验装置示意图,控制AlCl3的凝华装置必须在较低温、Al的生成装置和AlCl的制备(升华必须在较高温度)装置的温度分别为T1T2T3,其由高到低的顺序是T3> T2> T15AlCl3的凝华和作为反应物,故制备Al的整个过程中可循环利用的物质是AlCl3

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