Question

用電化學原理研究金屬鋁具有重要的意義．
（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工業(yè)上利用惰性電極電解熔融的Al₂O₃冶煉鋁，每消耗1000kJ電能時，生成27gAl，則電解過程中能量利用率為

 

．
②4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=

 

 kJ?mol^-1
③利用Al₂O₃制備無水AlCl₃的反應為2Al₂O₃（s）+6Cl₂（g）

高溫

4AlCl₃（g）+3O₂（g）△H＞0．反應達平衡時，加入焦炭能使平衡向正反應方向移動，理由是

 

．
（2）為了防止鋼材腐蝕，常采用電解熔融鹽法在鋼材表面鍍鋁．熔融鹽中鋁元素和氯元素僅以AlCl₄^-、Al₂Cl₃^-形式存在．如圖所示：
①鋼材表面鍍鋁時，鋁應接電源的

 

極．
②試分析電鍍鋁時不用氯化鋁水溶液作電解液的原因：

 

．
（3）鋁一空氣-NaOH溶液組成的鋁電池性能優(yōu)越，可用于電動汽車．寫出該電池的負極電極反應式

 

：
（4）鋁可用于處理銀器表面的黑斑（Ag₂S）．將銀器置于鋁制容器里的食鹽水中并與鋁接觸，形成原電池，可將Ag₂S轉化為Ag，該過程中食鹽水的作用為

 

．

Answer 1

考點：電解原理,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）①根據(jù)Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

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

1600

2

=800KJ的熱量，據(jù)此計算；
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
根據(jù)蓋斯定律-（①×2+②×2）得，4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）據(jù)此計算焓變；
③焦炭可消耗產(chǎn)物中的氧氣，使c（O₂）變小，且燃燒放出熱量，溫度升高；
（2）①電鍍池中鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極；
②氯化鋁溶液中電解氫離子得到電子能力強于鋁離子，電解得不到鍍鋁的結果；
（3）鋁一空氣-NaOH溶液組成的鋁電池中鋁做負極失電子，在堿溶液中生成偏鋁酸鹽；
（4）為處理銀器表面的黑斑（Ag₂S），將銀器置于鋁制容器里的食鹽水中并與鋁接觸，該裝置構成原電池，食鹽水作電解質溶液，促進溶液的導電性．

解答： 解：（1）①由Al₂O₃（熔融1）=2Al（s）+

3

2

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

1600

2

=800KJ的熱量，所以電解過程中能量利用率為

800

1000

×100%=80%，故答案為：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
根據(jù)蓋斯定律-（①×2+②×2）得，4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-（28.8×2+1600×2）kJ?mol^-1=-3257.6kJ?mol^-1；
故答案為：-3257.6；
③焦炭可消耗產(chǎn)物中的氧氣，使c（O₂）變��；且放出熱量，溫度升高，導致平衡向正反應方向移動，
故答案為：焦炭可消耗產(chǎn)物中的氧氣，使c（O₂）變小，且放出熱量，溫度升高，導致平衡向正反應方向移動；
（2）①電鍍池中鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，故在鋼材表面鍍鋁，鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，與電源正極相連，故答案為：正；
②在鍍鋁電解池中電解液采用熔融鹽（成分NaCl、KCl，電鍍時氯元素和鋁元素主要以AlCl₄^-形式存在）．不采用氯化鋁溶液的原因是溶液中氫離子得到電子能力強于鋁離子，不能實現(xiàn)度鋁的目的．
故答案為：氯化鋁溶液中，H⁺得電子能力強于Al³⁺，電鍍池中陰極析出氫氣；
（3）鋁一空氣-NaOH溶液組成的鋁電池中鋁做負極失電子，在堿溶液中生成偏鋁酸鹽，反應式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）該裝置構成原電池，氯化鈉溶液作電解質溶液，促進溶液的導電能力，故答案為：作電解質溶液，形成原電池．

點評：本題考查了金屬的冶煉方法、蓋斯定律得應用、化學平衡以及電解原理等知識點，根據(jù)電解時離子的放電順序來分析解答，難度不大．