Question

20．铝、铁和铜是生产、生活中应用最广泛的金属材料．
（1）已知：2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-823.7kJ•mol^-1
2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Al₂O₃（s）；△H=-1675.7kJ•mol^-1
写出铝热反应的热化学方程式2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-852.0kJ•mol^-1．
（2）大功率Al-H₂O₂动力电池原理如图所示，电池放电时Al转化为[Al（OH）₄]^-．透过离子交换膜的离子为OH^-，该电池正极反应的离子方程式是H₂0₂+2e^-=2OH^-．
（3）已知粗铜含有少量的锌、铁、银、金等金属．某化学小组在实验室中以硫酸铜溶液为电解液，用电解法提纯粗铜．
①电解时粗铜与电源的正极相连，阴极上的电极反应式：Cu²⁺+2e=Cu．
②在电解过程中，硫酸铜溶液的浓度会变小（填：“变大”、“变小”或“不变”）．阳极泥的成分是银、金．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律把已知热化学方程式改写成目标方程式，结合反应热的关系计算；
（2）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；正极上双氧水得电子生成氢氧根离子；
（3）①电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；
②阳极上Cu以及活泼性大于铜的金属失电子；活泼性弱于Cu的金属不电解，会形成阳极泥．

解答 解：（1）已知反应①2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-823.7kJ•mol^-1
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$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，
（2）负极反应是要消耗OH^-，OH^-要透过离子交换膜到负极区域，正极上双氧水得电子生成氢氧根离子，则正极反应的离子方程式是H₂0₂+2e^-=2OH^-；
故答案为：OH^-；H₂0₂+2e^-=2OH^-；
（3）①在电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阳极与外接电源的正极相连，阴极上是铜离子得电子产生铜，Cu²⁺+2e=Cu，
故答案为：正；Cu²⁺+2e=Cu；
②阳极上Cu以及活泼性大于铜的金属失电子，则阳极反应是金属锌、铁等先失电子，然后铜失电子，阴极上只有铜离子得电子，所以溶液中的铜离子浓度会变小；活泼性弱于Cu的金属不电解，则银、金不电解，会形成阳极泥；
故答案为：变小；银、金．

点评 本题考查了盖斯定律、原电池原理和电解池原理的应用，题目比较综合，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，题目难度中等，注意把握原电池和电解池中电极的判断方法和电极方程式的书写方法．