Question

【題目】以鋁土礦（主要成分為Al2O3）為原料，用真空氯化亞鋁（AlCl）歧化法，無需進(jìn)行分離提純，直接制備金屬Al。其反應(yīng)過程主要由兩步組成，如下圖：

（1）已知：

Al2O3 (s) + 3C (s) 2Al (l) + 3CO (g) ΔH＝+1346 kJ·mol 1

3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH＝140 kJ·mol 1

①第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______。

②第二步AlCl分解反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K隨溫度升高而______（填“增大”、“不

變”或“減小”）。

（2）第一步是可逆反應(yīng)，選擇在接近真空條件下進(jìn)行，其原因是______。

（3）第二步反應(yīng)制備的Al中含有少量C，可能的原因是______（不考慮未反應(yīng)的C，寫出1種即可）。

（4）如圖為真空AlCl歧化法制備Al的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，控制AlCl3的凝華裝置、Al的生成裝置和AlCl的制備裝置的溫度分別為T1、T2、T3，其由高到低的順序是______。

（5）制備Al的整個(gè)過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是______。

Answer 1

【答案】 Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g) ΔH＝+1486 kJ·mol 1

減小 第一步反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)降低壓強(qiáng)，利于生成AlCl CO與Al或AlCl反應(yīng)生成Al2O3和C CO在Al或AlCl作用下生成CO2和C T3> T2> T1 AlCl3

【解析】（1）已知： ①Al2O3 (s) + 3C (s) 2Al (l) + 3CO (g) ΔH1＝+1346 kJ·mol 1

①3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH2＝140 kJ·mol 1

①第一步反應(yīng)為Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g)，根據(jù)蓋斯定律，由①-②得反應(yīng)Al2O3(s) + 3C(s) + AlCl3(g) == 3AlCl(g) + 3CO(g) ΔH＝+1346 kJ·mol 1-（140 kJ·mol 1）=+1486 kJ·mol 1；②第二步AlCl分解反應(yīng)3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH2＝140 kJ·mol 1為放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，故化學(xué)平衡常數(shù)K隨溫度升高而減小；（2）第一步是可逆反應(yīng)，選擇在接近真空條件下進(jìn)行，其原因是第一步反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)降低壓強(qiáng)，利于生成AlCl；（3）第二步反應(yīng)制備的Al中含有少量C，可能的原因是CO與Al或AlCl反應(yīng)生成Al2O3和C；（4）如圖為真空AlCl歧化法制備Al的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，控制AlCl3的凝華裝置必須在較低溫、Al的生成裝置和AlCl的制備（升華必須在較高溫度）裝置的溫度分別為T1、T2、T3，其由高到低的順序是T3> T2> T1；（5）AlCl3的凝華和作為反應(yīng)物，故制備Al的整個(gè)過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是AlCl3。