Question

Al及其化合物用途廣泛，工業上可以將明礬石經處理后得到明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]，再將明礬焙燒后制得Al₂O₃等物質，進一步處理后還可以得到Al．
已知焙燒明礬的化學方程式為：4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S

高溫  .

2J₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O
請回答：
（1）Al₂O₃的摩爾質量是

 

．
（2）工業上可用電解Al₂O₃制備Al，其化學方程式是

 

．
（3）在焙燒明礬的反應中，氧化劑和還原劑的物質的量之比是

 

．
（4）焙燒明礬時產生的SO₂可綜合利用來制硫酸．
已知25℃、101kPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=一44kJ/mol
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol
SO₃ （g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式是

 

．
（5）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液可以組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂．
①該電池的負極反應式

 

．
②電池總反應的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,摩爾質量,氧化還原反應,原電池和電解池的工作原理,金屬冶煉的一般原理

專題：

分析：（1）根據摩爾質量在數值上等于其相對分子質量；
（2）工業上可用電解熔融Al₂O₃制備Al；
（3）該反應中，S元素的化合價由0價和+6價變為+4價，得電子的反應物是氧化劑，失電子的反應物是還原劑；
（4）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（5）以Al的單質和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，Al在負極失去電子，堿性條件下生成偏鋁酸鈉來書寫；

解答： 解：（1）根據摩爾質量在數值上等于其相對分子質量，則Al₂O₃的摩爾質量是102 g/mol，故答案為：102 g/mol；
（2）工業上可用電解熔融Al₂O₃制備Al，方程式為：2Al₂O_{3（熔融）} 

電解    .

冰晶石

 4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O3（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（3）4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S

高溫  .

2J₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，該反應中，S元素的化合價由0價和+6價變為+4價，所以部分4KAl（SO₄）₂?12H₂O作氧化劑（6個硫酸根被還原，2個硫酸根保持不變），硫作還原劑，還原劑和氧化劑的物質的量之比為6：3=2：1，故答案為：2：1；
（4）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol；Ⅰ
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol；Ⅱ
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol．Ⅲ
依據蓋斯定律Ⅲ-Ⅰ-2×Ⅱ得到：2SO₃（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H=-260KJ/mol；
即反應的熱化學方程式為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130KJ/mol；
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130KJ/mol；
（5）以Al的單質和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，Al在負極失去電子，堿性條件下生成偏鋁酸鈉，電極方程式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；該電池總反應的化學方程式是：Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH═NaAlO₂+3Ni（OH）₂，
故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH═NaAlO₂+3Ni（OH）₂．

點評：本題考查了氧化還原反應概念分析判斷，熱化學方程式和蓋斯定律的計算，原電池反應的方程式的書寫，題目難度中等．