Question

17．鋁和硫的單質及其化合物在工農業生產和生活中有重要的作用．

（1）真空碳熱還原-氯化法可實現由鋁礦制備金屬鋁，其相關的熱化學方程式如下：
2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol^-1
3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
反應Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=0.5a+bkJ•mol^-1（用含a、b的代數式表示）；
（2）鋁電池性能優越，Al-Ag₂O電池可用作水下動力電源，其原理如圖1所示：
請寫出該電池正極反應式Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；常溫下，用該化學電源和惰性電極電解300mlNaCl溶液（過量），陽極的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電解反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-，消耗27mg Al后溶液的pH=12 （不考慮溶液體積的變化）．
（3）硫酸的年產量可以用來衡量一個國家的無機化工水平．工業生產硫酸的流程中存在反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．反應體系中SO₃的百分含量和溫度的關系如圖2所示（曲線上任何一點都表示平衡狀態）．下列說法正確的是de
a．若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡不移動
b．若在恒溫、恒容條件下向上述平衡體系中通入SO₃（g），壓強增大，平衡向右移動
c．B點、C點反應的平衡常數分別為K₁、K₂，則K₁＜K₂
d．在A點時，消耗1mol SO₂必定同時消耗1mol SO₃
e．在D點時，v_正＞v_逆．

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到對應反應的焓變；
（2）由原電池總反應可知，原電池工作時Al被氧化，應為電池的負極，電極反應為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被還原，應為原電池的正極，電極反應式為Ag₂O+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，電解NaCl溶液時，陽極氯離子失電子生成氯氣，根據電子守恒計算．
（3）a、恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，壓強降低平衡向體積增大方向移動；
b、增大生成物的濃度，平衡逆向移動；
c、由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，據此判斷；
d、在A點為平衡點，正逆反應速率相等進行判斷．
e、D狀態未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行建立平衡．

解答 解：（1）①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）；△H=a kJ•mol^-1
②3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）；△H=b kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①×3+②×6得到：6Al₂O₃（s）+18C（s）=12Al（l）+18CO（g）△H=（3a+6b）KJ/mol，即Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=（0.5a+b）KJ/mol，
故答案為：0.5a+b；
（2）由原電池總反應可知，原電池工作時Al被氧化，應為電池的負極，電極反應為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Ag₂O被還原，應為原電池的正極，電極反應式為Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-，電解NaCl溶液時，陽極氯離子失電子生成氯氣，則陽極的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；電解反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；消耗27mg Al，則鋁的物質的量為$\frac{m}{M}$=$\frac{27×1{0}^{-3}g}{27g/mol}$=0.001mol，則轉移電子為0.003mol，
由電解方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-可知，轉移2mol電子生成2molOH^-，則轉移0.003mol電子時，溶液中生成0.003molOH^-，
所以c（OH^-）=$\frac{0.003mol}{0.3L}$=0.01mol/L，則溶液的pH=12；
故答案為：Ag₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$C1₂↑+H₂↑+2OH^-；12；
（3）a、恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，壓強降低平衡向體積增大方向移動，即向左移動，故錯誤；
b、增大生成物的濃度，平衡逆向移動，若在恒溫、恒容條件下向上述平衡體系中通入SO₃（g），生成物的濃度增大，平衡向左移動，故b錯誤；
c、由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，K值減小，故平衡常數K₁＞K₂，故錯誤；
d、在A點為平衡點，正逆反應速率相等，所以消耗1mol SO₂必定同時消耗1mol SO₃，故正確；
e、D狀態未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行建立平衡，所以V_正＞V_逆，故正確；
故選：de．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、電解原理的應用和電子守恒在計算中的應用、化學平衡移動、平衡常數的影響因素等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等．