Question

铝及其合金在生活、生产中有广泛应用。

（1）最新研究表明：氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液中生成Na[Al(OH)₄]。则氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式为________________________________。

（2）目前，国内对真空碳热还原-氯化法冶炼铝的研究较多，利用该方法冶炼金属铝，既节能又环保。

已知：①Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g)    △H₁

②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl₃(g)  △H₂

③Al(l)====Al(s)  △H₃

则Al₂O₃(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g)  △H₄=___________(用含△H₁、△H₂、△H₃的代数式表示)。

（3）已知：Al₄C₃是真空碳热还原-氯化法冶炼铝的中间产物，它与水反应生成气体Y，Y是含氢量最大的烃。向2L恒容密闭容器中充入2mol Y和2mol水蒸气，一定条件下发生反应a Y(g)+bH₂O(g) c CO(g)+dH₂(g)  △H。测得Y的平衡转化率α(Y)与温度、压强的关系如图所示。

①上述反应的△H_______0(填“>”“<”或“=”)。

②图象中，x_________0.1(填“>”“<”或“=”)。

③在T₀K、0.1MPa时，上述反应的平衡常数K=____________。

④提高上述反应的反应速率的措施有_______________________________ (任填二项)。

⑤从上述反应体系中分离出H₂(还含有少量CO)作为合成氨的原料气，为避免CO使催化剂中毒，原料气在通入合成塔之前需与适量NH₃混合，并用[Cu(NH₃)₂]Ac溶液吸收CO，反应原理为[Cu(NH₃)₂]Ac(aq)+CO(g)+NH₃(g) [Cu(NH₃)₃]Ac·CO(aq)  △H<0。若从温度、压强两方面考虑，用[Cu(NH₃)₂]Ac溶液吸收CO的适宜条件是________________________。

（4）我国首创的海水电池以铝板为负极，以接触空气的铁铂合金网为正极，以弱碱性的海水为电解质溶液，电池总反应为4Al+3O₂+6H₂O===4Al(OH)₃。试写出海水电池的正极反应式：________。

Answer

Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]＋H ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 ＞ ＜ 6.75 mol2·L2 使用催化剂、增大反应物浓度、升高温度 低温、高压 O2＋4e＋2H2O===4OH

【解析】（1）氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式为 Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]＋H ；（2）①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g) △H1，②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl3(g) △H2，③Al(l)====Al(s) △H3，由盖斯定律，①+②+2③，则Al2O3(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g) △H4=ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 ；（3）Al4C3是真空碳热还原-氯化法冶炼铝的中间产物，它与水反应生成气体Y，Y是含氢量最大的烃。Y为CH4①由图可知：升高温度，平衡转化率α(Y)增大，a Y(g)+bH2O(g) c CO(g)+dH2(g)，平衡正向移动，上述反应的△H>0；②向2L恒容密闭容器中充入2mol Y和2mol水蒸气，一定条件下发生反应a Y(g)+bH2O(g) c CO(g)+dH2(g) ，该反应为 CH4(g)+1H2O(g) 1CO(g)+3H2(g) ，由图平衡转化率α(Y)增大，平衡正向移动，再根据方程式的计量数，平衡向正向移动，应是减小压强，故图象中，x<0.1；

③在T0K、0.1MPa时，平衡转化率α(Y)=0.5时

CH4(g)+1H2O(g) 1CO(g)+3H2(g)

c始 1 1

c变 0.5 0.5 0.5 1.5

c平 0.5 0.5 0.5 1.5

上述反应的平衡常数K==6.75 mol2·L2。

④提高上述反应的反应速率的措施有使用催化剂、增大反应物浓度、升高温度等(任填二项)。⑤[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0。若从温度、压强两方面考虑，用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜条件是：低温和高压，低温和高压条件下，气体溶解度大。（4）氧气在正极得电子，被还原，海水电池的正极反应式： O2＋4e＋2H2O===4OH。