Question

氯化铵、甲醇、氧化铝都是重要化合物。

（1）已知：

I NH₄Cl(s)=NH₃(g)+HCl(g)  △H=＋l63.9 kJ·mol-1

II HCl(g)+CH₃OH(g)CH₃Cl(g)+H₂O(g)  △H=-31.9kJ·mol-1

III NH₄Cl(s)+CH₃OH(g)NH₃(g)+CH₃Cl(g)+H₂O(g)

① 反应III在_________条件下能自发反应（填“较高温度”、“较低温度”或“任何温度”），理由是_______________。

② 图1是反应III使用三种不同催化剂时得到的CH₃Cl产率与温度关系的变化图。

己知：催化剂用量、催化剂粒数、n(甲醇)：n(氯化铵)的值、甲醇进料速度、反应时间等测试条件都相同。

图1 中a曲线CH₃Cl产率先增大后减小的原因是___________。请在图2中画出其它条件都相同时，在370 ℃下使用三种不同催化剂至反应平衡时，CH₃Cl的产率与时间关系的变化曲线，并用a、b、c标出对应的曲线。_______________

（2）25 ℃时，在某浓度的NH₄Cl溶液中滴加一定量的氨水至中性，此时测得溶液中c(Cl^-)= 0.36mol · L^-1，则混合溶液中c (NH₃ · H₂O)＝_______mol · L^-1。（25℃时，NH₃·H₂O的K_b=1.8×10^-5）

（3）多孔Al₂O₃薄膜可作为催化剂载体、模板合成纳米材料等用途。现以高纯铝片作为阳极，不锈钢作为阴极，一定溶度的磷酸溶液作为电解质进行电解，即可初步制取多孔Al₂O₃膜。请写出该制取过程的阳极电极反应：__________________。

Answer

较高温度 因为反应Ⅲ的△S>0，△H>0 温度越高反应速率越快，因此随着温度升高，CH3Cl产率逐渐增大，410℃之后，随着温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，因此CH3Cl产率逐渐减小。 如图：

2×10-3 2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+

【解析】试题分析：考查盖斯定律、化学反应进行的方向、化学反应速率、化学平衡图象、电化学等相关知识。

（1）①反应III的焓变为△H=＋l63.9 kJ·mol-1+(-31.9kJ·mol-1)=132 kJ·mol-1, △H>0；反应III属于熵增大的反应，△S>0，△G=△H-T△S，当△G<0时，反应自发，故反应III在较高温度条件下能自发反应；②随着温度升高，反应速率越快， CH3Cl产率逐渐增大，410℃之后，催化剂活性降低，反应速率减小， CH3Cl产率逐渐减小；催化剂只是加快化学反应速率，对化学平衡不影响，故在370℃下使用用三种不同催化剂至反应平衡时，CH3Cl的产率相同，由图1可知，370℃下，三种催化剂反应速率由大到小的顺序为：c>b>a，故图像为：；（2）氯化铵溶液中加入氨水溶液呈中性，则=1×10-7 mol•L-1，根据电荷守恒得：=0.36mol•L-1，结合氨水的电离方程式可知：，；

（3）电解池中，阳极为活泼金属作电极时，活泼金属放电，即Al放电生成氧化铝，结合电解质溶液为酸性配平。故阳极的电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+；