Question

鐵和鋁是我們?nèi)粘Ｉ�活中�?yīng)用最廣泛的金屬材料．
（1）已知：2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-823.7kJ?mol^-1
          2Al（s）+

3

2

O₂（g）═Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
寫(xiě)出鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

，該反應(yīng)常用于

 

，理由是

 

．
（2）工業(yè)上用Al-Si-Fe合金在一定條件下還原白云石[主要成分為CaMg（CO₃）₂]可制取金屬鎂．實(shí)際生產(chǎn)中鎂的還原率在不同條件下的變化曲線如圖1、圖2所示．

①實(shí)際生產(chǎn)中通過(guò)添加氟鹽來(lái)提高鎂的還原率，選擇最佳的氟鹽及添加量是

 

．
②溫度一般控制在1140℃，原因是

 

．
③若將一定質(zhì)量的Al-Si-Fe合金投入100mL a mol/L硫酸（過(guò)量），充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V液中加入5mol/L的氫氧化鈉溶液，當(dāng)加到200mL時(shí)生成的沉淀量最大，則a的值為

 

．
（3）大功率Al-H₂O₂動(dòng)力電池原理如圖3所示，電池放電時(shí)負(fù)極的Al轉(zhuǎn)化為Al（OH）₄^-．透過(guò)離子交換膜的離子為

 

，該電池反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,鎂、鋁的重要化合物

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)分析，鋁熱反應(yīng)常用于焊接鋼軌；
（2）①根據(jù)圖象分析；
②該溫度時(shí)，鎂的還原率已很高；
③根據(jù)生成的沉淀量最大時(shí)，溶質(zhì)為硫酸鈉，利用Na原子守恒求算；
（3）負(fù)極反應(yīng)是要消耗OH^-，所以O(shè)H^-要透過(guò)離子交換膜到負(fù)極區(qū)域；根據(jù)正負(fù)極的反應(yīng)物書(shū)寫(xiě)．

解答： 解：（1）已知反應(yīng)①2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-823.7kJ?mol^-1
               ②2Al（s）+

3

2

O₂（g）═Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，將②-①可得：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=（-1675.7kJ?mol^-1）-（-823.7kJ?mol^-1）=-852.0kJ?mol^-1，
鋁熱反應(yīng)常用于焊接鐵軌，原因是反應(yīng)放出大量的熱使生成的鐵熔化，
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-852.0kJ?mol^-1，焊接鐵軌，反應(yīng)放出大量的熱使生成的鐵熔化；
（2）①根據(jù)圖象分析加入CaF₂時(shí)鎂的還原率高，當(dāng)加入的CaF₂的量為3%時(shí)，鎂的還原率已經(jīng)很高，再增加CaF₂的量，鎂的還原率變化很小，故答案為：CaF₂、3%；
②根據(jù)圖象可知，該溫度時(shí)，鎂的還原率已近90%，溫度低還原率低，溫度太高能耗高，
故答案為：該溫度時(shí)，鎂的還原率已近90%，溫度低還原率低，溫度太高能耗高；
③根據(jù)生成的沉淀量最大時(shí)，溶質(zhì)為硫酸鈉，利用Na原子守恒：Na₂SO ₄ ～2NaOH
                                                 0.1L×amol/L       0.2L×5mol/L
所以，a=5mol/L，
故答案為：5；
（3）負(fù)極反應(yīng)是要消耗OH^-，OH^-要透過(guò)離子交換膜到負(fù)極區(qū)域，電池反應(yīng)為：2Al+3H₂O₂+2OH^-═2Al（OH）₃，故答案為：OH^-；2Al+3H₂O₂+2OH^-═2Al（OH）₄^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律，圖象的分析，原子守恒，原電池原理的應(yīng)用，題目比較綜合，注重對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．