Question

用电化学原理研究金属铝具有重要的意义．
（1）已知：Al₂O₃（s）=Al₂O₃（溶融1）△H=+28.8kJ?mol^-1
Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

O₂（g）△H=+1600kJ?mol^-1
①工业上利用惰性电极电解熔融的Al₂O₃冶炼铝，每消耗1000kJ电能时，生成27gAl，则电解过程中能量利用率为

 

．
②4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=

 

 kJ?mol^-1
③利用Al₂O₃制备无水AlCl₃的反应为2Al₂O₃（s）+6Cl₂（g）

高温

4AlCl₃（g）+3O₂（g）△H＞0．反应达平衡时，加入焦炭能使平衡向正反应方向移动，理由是

 

．
（2）为了防止钢材腐蚀，常采用电解熔融盐法在钢材表面镀铝．熔融盐中铝元素和氯元素仅以AlCl₄^-、Al₂Cl₃^-形式存在．如图所示：
①钢材表面镀铝时，铝应接电源的

 

极．
②试分析电镀铝时不用氯化铝水溶液作电解液的原因：

 

．
（3）铝一空气-NaOH溶液组成的铝电池性能优越，可用于电动汽车．写出该电池的负极电极反应式

 

：
（4）铝可用于处理银器表面的黑斑（Ag₂S）．将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，形成原电池，可将Ag₂S转化为Ag，该过程中食盐水的作用为

 

．

Answer 1

考点：电解原理,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）①根据Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

O₂（g）△H=+1600kJ?mol^-1，则生成27gAl即1mol时要吸收

1600

2

=800KJ的热量，据此计算；
②由①Al₂O₃（s）=Al₂O₃（溶融1）△H=+28.8kJ?mol^-1
②Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

O₂（g）△H=+1600kJ?mol^-1
根据盖斯定律-（①×2+②×2）得，4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）据此计算焓变；
③焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小，且燃烧放出热量，温度升高；
（2）①电镀池中镀层金属作阳极，待镀金属作阴极；
②氯化铝溶液中电解氢离子得到电子能力强于铝离子，电解得不到镀铝的结果；
（3）铝一空气-NaOH溶液组成的铝电池中铝做负极失电子，在碱溶液中生成偏铝酸盐；
（4）为处理银器表面的黑斑（Ag₂S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，该装置构成原电池，食盐水作电解质溶液，促进溶液的导电性．

解答： 解：（1）①由Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

O₂（g）△H=+1600kJ?mol^-1，则生成27gAl即1mol时要吸收

1600

2

=800KJ的热量，所以电解过程中能量利用率为

800

1000

×100%=80%，故答案为：80%；
②由①Al₂O₃（s）=Al₂O₃（溶融1）△H=+28.8kJ?mol^-1
②Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

O₂（g）△H=+1600kJ?mol^-1
根据盖斯定律-（①×2+②×2）得，4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-（28.8×2+1600×2）kJ?mol^-1=-3257.6kJ?mol^-1；
故答案为：-3257.6；
③焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小；且放出热量，温度升高，导致平衡向正反应方向移动，
故答案为：焦炭可消耗产物中的氧气，使c（O₂）变小，且放出热量，温度升高，导致平衡向正反应方向移动；
（2）①电镀池中镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，故在钢材表面镀铝，镀铝电解池中，金属铝为阳极，与电源正极相连，故答案为：正；
②在镀铝电解池中电解液采用熔融盐（成分NaCl、KCl，电镀时氯元素和铝元素主要以AlCl₄^-形式存在）．不采用氯化铝溶液的原因是溶液中氢离子得到电子能力强于铝离子，不能实现度铝的目的．
故答案为：氯化铝溶液中，H⁺得电子能力强于Al³⁺，电镀池中阴极析出氢气；
（3）铝一空气-NaOH溶液组成的铝电池中铝做负极失电子，在碱溶液中生成偏铝酸盐，反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）该装置构成原电池，氯化钠溶液作电解质溶液，促进溶液的导电能力，故答案为：作电解质溶液，形成原电池．

点评：本题考查了金属的冶炼方法、盖斯定律得应用、化学平衡以及电解原理等知识点，根据电解时离子的放电顺序来分析解答，难度不大．