Question

工业上由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制备无水AlCl₃的流程如下

已知：AlCl₃，FeCl₃，分别在183℃、315℃升华

（1）在焙烧炉中发生反应：

①Fe₂O₃(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)   △H＝－492.7kJ/mol

②3CO(g)+ Fe₂O₃(s) 2Fe(s)＋3CO₂(g)   △H＝＋25.2kJ/mol

反应2Fe₂O₃(s)＋3C(s) 4Fe(s)＋3CO₂(g)   △H＝___________kJ/mol。

（2）①Al₂O₃，Cl₂和C在氯化炉中高温下发生反应，当生成1molAlCl₃。时转移______mol电子；炉气中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其离子方程式为：____________________________。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉，发生反应的化学方程式为_______________。充分反应后温度降至____________以下（填“183℃、315℃之一），开始分离收集AlCl₃。

②将AlCl_3· 6H₂O溶于浓硫酸进行蒸馏，也能得到一定量的无水AlCl₃，此原理是利用浓硫酸下列性质中的____（填字母序号）。

①氧化性  ②吸水性  ③难挥发性  ④脱水性

a．只有①    b.只有②    c．只有②③    d.只有②③④

（3）海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液，构成电池的其正极反应式 ________；与铅蓄电池相比．释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)＝_________________。

Answer

（共14分）（1）（1分）—467.5 （2）①3（2分）；Cl2+SO32-+H2O＝2Cl-+SO42-+2H+ (2分)；

Al+FeCl3＝Fe+AlCl3 (2分)；315℃（1分）  ② c  (2分)

（3）（4分）O2+4e-+2H2O＝4OH- （2分）； 2:23（2分）

【解析】

试题分析：（1）已知：①Fe2O3(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)   △H＝－492.7kJ/mol和②3CO(g)+ Fe2O3(s) 2Fe(s)＋3CO2(g)   △H＝＋25.2kJ/mol，所以由盖斯定律可知，①＋②即得到2Fe2O3(s)＋3C(s) 4Fe(s)＋3CO2(g)，所以该反应的反应热△H＝－492.7kJ/mol＋25.2kJ/mol＝－467.5kJ/mol。

（2）①根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl3，说明氯化炉的产物中含有A1C13，冷凝器尾气含有CO，所以Al2O3、C12和C反应，生成A1C13和CO，反应的化学方程式为A12O3＋3C12＋3C 2A1C13＋3CO。反应中氯元素化合价由0价降低为－1价，氯气是氧化剂，故生成1mol AlCl3时转移电子为1mol×3＝3mol；Cl2有强氧化性，能将SO32-氧化为SO42-，自身被还原为C1-，因此反应离子方程式为SO32-+C12+H2O＝SO42-+2C1-+2H+；由工艺流程可知，升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，加入少量Al除去FeCl3，Al与FeCl3反应生成Fe、AlCl3，反应的化学方程式为Al＋FeCl32A1C13＋Fe；由题目信息可知，AlCl3的升华温度更低，应控制温度使AlCl3升华，且FeCl3不升华，所以温度应控制在315℃以下。

②AlCl3水解吸热，直接加热AlCl3•6H2O，水解彻底生成氢氧化铝，得不到氯化铝。浓硫酸吸水，同时可以生成HCl抑制氯化铝水解，利用浓硫酸的吸水性与难挥发性，即答案选c。

（3）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。因此该原电池实质是金属铝发生的吸氧腐蚀，氧气在正极放电生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O＝4OH－；电量相同，则原电池转移电子相同。在反应中铝失去3个电子，铅失去2个电子。设转移电子为3mol，则n(Al)＝3mol÷3＝1mol、n(Pb)＝3mol÷2＝1.5mol，故m(Al):m(Pb)＝1mol×27g/mol:1.5mol×207g/mol=2:23。

考点：考查反应热的计算；氧化还原反应方程式的书写以及有关计算；水解平衡；电化学原理的应用与计算等