Question

無水AlCl₃可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等．工業(yè)制備無水AlCl₃的流程如下：

（1）已知：C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol，2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-822.1kJ/mol
請寫出C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學(xué)方程式

3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol

．
（2）反應(yīng)2CO+O₂2CO₂的平衡常數(shù)為K₁；反應(yīng)4Fe+3O₂2Fe₂O₃的平衡常數(shù)K₂，則反應(yīng)3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂的平衡常數(shù)K與K₁、K₂的關(guān)系式

K=

K 3 1 K2

．
（3）高溫下，氧化鐵能跟碳發(fā)生下列反應(yīng)：
①Fe₂O₃+3C

高溫  .

2Fe+3CO ②Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂若反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是CO₂和CO，則

n(C)

n(Fe2O3)

的取值范圍是

1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3

．
（4）氯化爐中生成的氣體，通常用堿性的亞硫酸鈉溶液來吸收，請用離子方程式分析亞硫酸鈉溶液呈堿性的原因

SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-

．
（5）氯化爐中發(fā)生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金屬鋁的氯化效果，不可采取的措施是

①⑤

（填序號）：
①增加C的量 ②多通入Cl₂③升高溫度 ④移走部分AlCl₃（g） ⑤使用合適的催化劑工業(yè)上還常采用向氯化爐中通入O₂的方法，其目的是

與C或CO反應(yīng)，提供反應(yīng)所需的熱量

．
（6）沉淀分析法一般規(guī)定：溶液中某離子物質(zhì)的量濃度低于1.0×10^-5mol/L時，可認(rèn)為已沉淀完全．現(xiàn)向一定濃度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，當(dāng)Fe³⁺完全沉淀時，測定c（Al³⁺）=0.2mol/L．此時所得沉淀中

否

（填“是”或“否”）含有Al（OH）₃．（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Al（OH）₃]=1.1×10^-33）．

Answer 1

分析：（1）由蓋斯定律定律，將第一個熱化學(xué)方程式乘以3，減去第二個熱化學(xué)方程式，計算反應(yīng)熱，并寫出熱化學(xué)方程式；
（2）由平衡常數(shù)的概念，寫出K₁、K₂、K的表達(dá)式，并求出平衡常數(shù)K與K₁、K₂的關(guān)系式；
（3）利用極限法，若生成的全為CO，則

n(C)

n(Fe2O3)

=3，若生成的全為CO₂，則

n(C)

n(Fe2O3)

=1.5，可知

n(C)

n(Fe2O3)

的取值范圍；
（4）亞硫酸鈉為弱酸強堿鹽，在溶液中發(fā)生水解，是溶液呈堿性；
（5）欲提高金屬鋁的氯化效果，需要是平衡向正反應(yīng)方向移動，增加反應(yīng)物濃度、降低生成物濃度、升高溫度均可達(dá)到目的；
（6）當(dāng)Fe³⁺完全沉淀時，求出溶液中c（OH^-），再求出c（Al³⁺）×c³（OH^-）與進(jìn)行比較，判斷是否有Al（OH）₃沉淀生成．

解答：解：（1）C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學(xué)方程式：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由蓋斯定律，將第一個將第一個熱化學(xué)方程式乘以3，減去第二個熱化學(xué)方程式，即得該熱化學(xué)方程式，
反應(yīng)熱△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學(xué)方程式為：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）反應(yīng)2CO+O₂2CO₂的平衡常數(shù)為K₁=

c2(CO2)

c2(CO)?c(O2)

，
反應(yīng)4Fe+3O₂2Fe₂O₃的平衡常數(shù)K₂=

c2(Fe2O3)

c4(Fe) ?c3(O2)

，
反應(yīng)3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂的平衡常數(shù)K=

c3(CO2)?c2(Fe)

c3(CO)?c(Fe2O3)

=

K 3 1 K2

；
（3）假設(shè)產(chǎn)生的氣體全為CO，由化學(xué)方程式Fe₂O₃+3C

高溫  .

2Fe+3CO↑，可知

n(C)

n(Fe2O3)

=3，
假設(shè)產(chǎn)生的氣體全為CO₂，由方程式①+②，可得方程式：2Fe₂O₃+3C

高溫  .

4Fe+3CO₂↑，則

n(C)

n(Fe2O3)

=1.5，
所以若反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是CO₂和CO，1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）亞硫酸鈉為弱酸強堿鹽，在溶液中發(fā)生水解，離子方程式為SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-，水的電離平衡向右移動，直至建立新的平衡，溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性；
（5）氯化爐中發(fā)生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金屬鋁的氯化效果，需要是平衡向正反應(yīng)方向移動，
①增加固體和純液體的量不能改變其濃度也不能改變速率，平衡不移動，故①錯誤；
②多通入氯氣，使反應(yīng)物的濃度增加，正反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，故②正確；
③正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，是平衡向正反應(yīng)方向移動，故③正確；
④移走部分氯化鋁，是逆反應(yīng)速率降低，平衡向正反應(yīng)方向移動，故④正確；
⑤加入催化劑對正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的影響是等同的，平衡不移動，故⑤錯誤；
故選①⑤；
向氯化爐中通入O₂可以與碳或生成的一氧化碳反應(yīng)，提供反應(yīng)所需的熱量；
（6）當(dāng)Fe³⁺完全沉淀時，c（Fe³⁺）=1.0×10^-5，c（OH^-）=

3	1.4×10-38 1.0×10-5

，
此時Al³⁺和OH^-的濃度商c（Al³⁺）×c³（OH^-）=0.2mol/L×（

3	1.4×10-38 1.0×10-5

）³=0.7×10^-33mol/L＜1.1×10^-33；
所以沒有Al（OH）₃沉淀；
（1）3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol，
（2）

K 3 1 K2

；
（3）1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-；
（5）①⑤；與C或CO反應(yīng)，提供反應(yīng)所需的熱量；
（6）否．

點評：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡常數(shù)，鹽類的水解，化學(xué)平衡移動的影響因素，溶度積的應(yīng)用，綜合性強，為高考常見題型．