Question

工业上由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制备无水AlCl₃的流程如下

已知：AlCl₃，FeCl₃，分别在183℃、315℃升华
（1）在焙烧炉中发生反应：
①Fe₂O₃(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)  △H＝－492.7kJ/mol
②3CO(g)+ Fe₂O₃(s)2Fe(s)＋3CO₂(g)  △H＝＋25.2kJ/mol
反应2Fe₂O₃(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO₂(g)  △H＝___________kJ/mol。
（2）①Al₂O₃，Cl₂和C在氯化炉中高温下发生反应，当生成1molAlCl₃。时转移______mol电子；炉气中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其离子方程式为：____________________________。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉，发生反应的化学方程式为_______________。充分反应后温度降至____________以下（填“183℃、315℃之一），开始分离收集AlCl₃。
②将AlCl_3· 6H₂O溶于浓硫酸进行蒸馏，也能得到一定量的无水AlCl₃，此原理是利用浓硫酸下列性质中的____（填字母序号）。
①氧化性 ②吸水性 ③难挥发性 ④脱水性
a．只有①    b.只有②    c．只有②③    d.只有②③④
（3）海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液，构成电池的其正极反应式 ________；与铅蓄电池相比．释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比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）

解析试题分析：（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，所以由盖斯定律可知，①＋②即得到2Fe₂O₃(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO₂(g)，所以该反应的反应热△H＝－492.7kJ/mol＋25.2kJ/mol＝－467.5kJ/mol。
（2）①根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl₃，说明氯化炉的产物中含有A1C1₃，冷凝器尾气含有CO，所以Al₂O₃、C1₂和C反应，生成A1C1₃和CO，反应的化学方程式为A1₂O₃＋3C1₂＋3C 2A1C1₃＋3CO。反应中氯元素化合价由0价降低为－1价，氯气是氧化剂，故生成1mol AlCl₃时转移电子为1mol×3＝3mol；Cl₂有强氧化性，能将SO₃^2-氧化为SO₄^2-，自身被还原为C1^-，因此反应离子方程式为SO₃^2-+C1₂+H₂O＝SO₄^2-+2C1^-+2H⁺；由工艺流程可知，升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，加入少量Al除去FeCl₃，Al与FeCl₃反应生成Fe、AlCl₃，反应的化学方程式为Al＋FeCl₃2A1C1₃＋Fe；由题目信息可知，AlCl₃的升华温度更低，应控制温度使AlCl₃升华，且FeCl₃不升华，所以温度应控制在315℃以下。
②AlCl₃水解吸热，直接加热AlCl₃?6H₂O，水解彻底生成氢氧化铝，得不到氯化铝。浓硫酸吸水，同时可以生成HCl抑制氯化铝水解，利用浓硫酸的吸水性与难挥发性，即答案选c。
（3）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。因此该原电池实质是金属铝发生的吸氧腐蚀，氧气在正极放电生成氢氧根离子，电极反应式为O₂＋4e^-＋2H₂O＝4OH^－；电量相同，则原电池转移电子相同。在反应中铝失去3个电子，铅失去2个电子。设转移电子为3mol，则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。
考点：考查反应热的计算；氧化还原反应方程式的书写以及有关计算；水解平衡；电化学原理的应用与计算等