Question

17．铝和硫的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．
（1）真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol^-1
3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
反应Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=kJ•mol^-1（用含a、b的代数式表示）0.5a+b；
（2）铝电池性能优越，Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，其原理如图1所示：请写出该电池正极反应式Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300mlNaCl溶液（过量），阳极的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，电解反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-，消耗27mg Al后溶液的pH=12（不考虑溶液体积的变化）．
（3）硫酸的年产量可以用来衡量一个国家的无机化工水平．工业生产硫酸的流程中存在反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．反应体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图2所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．下列说法正确的是de
a．若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡不移动
b．若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通入SO₃（g），压强增大，平衡向右移动
c．B点、C点反应的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁＜K₂
d．在A点时，消耗1mol SO₂必定同时消耗1mol SO₃
e．在D点时，v正＞v逆．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到对应反应的焓变；
（2）由原电池总反应可知，原电池工作时Al被氧化，应为电池的负极，电极反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被还原，应为原电池的正极，电极反应式为Ag₂O+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，电解NaCl溶液时，阳极氯离子失电子生成氯气，根据电子守恒计算．
（3）a、恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动；
b、增大生成物的浓度，平衡逆向移动；
c、由图可知，温度越高，混合体系中SO₃的百分含量越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，据此判断；
d、在A点为平衡点，正逆反应速率相等进行判断．
e、D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行建立平衡．

解答 解：（1）①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）；△H=a kJ•mol^-1
②3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）；△H=b kJ•mol^-1
依据盖斯定律①×3+②×6得到：6Al₂O₃（s）+18C（s）=12Al（l）+18CO（g）△H=（3a+6b）KJ/mol，即Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=（0.5a+b）KJ/mol，
故答案为：0.5a+b；
（2）由原电池总反应可知，原电池工作时Al被氧化，应为电池的负极，电极反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被还原，应为原电池的正极，电极反应式为Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-，电解NaCl溶液时，阳极氯离子失电子生成氯气，则阳极的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑；电解反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；消耗27mg Al，则铝的物质的量为$\frac{m}{M}$=$\frac{27×1{0}^{-3}g}{27g/mol}$=0.001mol，则转移电子为0.003mol，
由电解方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-可知，转移2mol电子生成2molOH^-，则转移0.003mol电子时，溶液中生成0.003molOH^-，
所以c（OH^-）=$\frac{0.003mol}{0.3L}$=0.01mol/L，则溶液的pH=12；
故答案为：Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；12；
（3）a、恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动，即向左移动，故错误；
b、增大生成物的浓度，平衡逆向移动，若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通入SO₃（g），生成物的浓度增大，平衡向左移动，故b错误；
c、由图可知，温度越高，混合体系中SO₃的百分含量越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，K值减小，故平衡常数K₁＞K₂，故错误；
d、在A点为平衡点，正逆反应速率相等，所以消耗1mol SO₂必定同时消耗1mol SO₃，故正确；
e、D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行建立平衡，所以V_正＞V_逆，故正确；
故选：de．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、电解原理的应用和电子守恒在计算中的应用、化学平衡移动、平衡常数的影响因素等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．