Question

铁和铝是我们日常生活中应用最广泛的金属材料．
（1）已知：2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-823.7kJ?mol^-1
          2Al（s）+

3

2

O₂（g）═Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
写出铝热反应的热化学方程式

 

，该反应常用于

 

，理由是

 

．
（2）工业上用Al-Si-Fe合金在一定条件下还原白云石[主要成分为CaMg（CO₃）₂]可制取金属镁．实际生产中镁的还原率在不同条件下的变化曲线如图1、图2所示．

①实际生产中通过添加氟盐来提高镁的还原率，选择最佳的氟盐及添加量是

 

．
②温度一般控制在1140℃，原因是

 

．
③若将一定质量的Al-Si-Fe合金投入100mL a mol/L硫酸（过量），充分反应后过滤，向滤液中加入5mol/L的氢氧化钠溶液，当加到200mL时生成的沉淀量最大，则a的值为

 

．
（3）大功率Al-H₂O₂动力电池原理如图3所示，电池放电时负极的Al转化为Al（OH）₄^-．透过离子交换膜的离子为

 

，该电池反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,镁、铝的重要化合物

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）根据盖斯定律来分析，铝热反应常用于焊接钢轨；
（2）①根据图象分析；
②该温度时，镁的还原率已很高；
③根据生成的沉淀量最大时，溶质为硫酸钠，利用Na原子守恒求算；
（3）负极反应是要消耗OH^-，所以OH^-要透过离子交换膜到负极区域；根据正负极的反应物书写．

解答： 解：（1）已知反应①2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-823.7kJ?mol^-1
               ②2Al（s）+

3

2

O₂（g）═Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
根据盖斯定律，将②-①可得：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=（-1675.7kJ?mol^-1）-（-823.7kJ?mol^-1）=-852.0kJ?mol^-1，
铝热反应常用于焊接铁轨，原因是反应放出大量的热使生成的铁熔化，
故答案为：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-852.0kJ?mol^-1，焊接铁轨，反应放出大量的热使生成的铁熔化；
（2）①根据图象分析加入CaF₂时镁的还原率高，当加入的CaF₂的量为3%时，镁的还原率已经很高，再增加CaF₂的量，镁的还原率变化很小，故答案为：CaF₂、3%；
②根据图象可知，该温度时，镁的还原率已近90%，温度低还原率低，温度太高能耗高，
故答案为：该温度时，镁的还原率已近90%，温度低还原率低，温度太高能耗高；
③根据生成的沉淀量最大时，溶质为硫酸钠，利用Na原子守恒：Na₂SO ₄ ～2NaOH
                                                 0.1L×amol/L       0.2L×5mol/L
所以，a=5mol/L，
故答案为：5；
（3）负极反应是要消耗OH^-，OH^-要透过离子交换膜到负极区域，电池反应为：2Al+3H₂O₂+2OH^-═2Al（OH）₃，故答案为：OH^-；2Al+3H₂O₂+2OH^-═2Al（OH）₄^-．

点评：本题考查了盖斯定律，图象的分析，原子守恒，原电池原理的应用，题目比较综合，注重对学生综合能力的考查．