Question

【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) ΔH＝140 kJ·mol 1

①第一步反应的热化学方程式是______。

②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”、“不

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T1、T2、T3，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______。

Answer 1

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

①3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH2＝140 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) ΔH2＝140 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AlCl；（3）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T1、T2、T3，其由高到低的顺序是T3> T2> T1；（5）AlCl3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。