Question

铝及其化合物用途广泛．工业上焙烧明矾 KAl（SO₄）₂?12H₂O可得到A1₂O₃，反应的化学方程式为4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S

高温  .

2K₂SO₄+2A1₂O₃+9SO₂↑+48H₂O．
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，被氧化和被还原的元素质量之比是

 

．
（2）焙烧明矾时产生的SO₂可用来制硫酸．已知25℃、10lkPa时：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol
则反应SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）的△H=

 

  KJ/mol
（3）工业上利用电解熔融的A1₂O₃制备Al，其化学方程式是

 

；电解时阳极和阴极材料均为石墨，电解时所消耗的电极是

 

（填“阳极”或“阴极”）．
（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂．
①该电池的负极反应式为

 

；
②电池总反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：氧化还原反应专题,化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）该反应中，S元素的化合价由0价和+6价变为+4价，所以部分4KAl（SO₄）₂?12H₂O作氧化剂（6个硫酸根被还原，2个硫酸根保持不变），硫作还原剂；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/molⅠ
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/molⅡ
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/molⅢ
依据盖斯定律Ⅲ-Ⅰ-2×Ⅱ计算；
（3）工业上可用电解熔融Al₂O₃制备Al，方程式为：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑；阳极生成氧气，可与石墨反应；
（4）以Al的单质和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Al在负极失去电子，碱性条件下生成偏铝酸钠，电极方程式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；该电池总反应的化学方程式是：Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH═NaAlO₂+3Ni（OH）₂．

解答： 解：（1）该反应中，S元素的化合价由0价和+6价变为+4价，所以部分4KAl（SO₄）₂?12H₂O作氧化剂（6个硫酸根被还原，2个硫酸根保持不变），硫作还原剂，还原剂和氧化剂的物质的量之比为3：6=1：2，故答案为：1：2；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/molⅠ
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/molⅡ
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/molⅢ
依据盖斯定律Ⅲ-Ⅰ-2×Ⅱ得到：2SO₃（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H=-304KJ/mol
即反应的热化学方程式为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152KJ/mol，
故答案为：-152；
（3）工业上可用电解熔融Al₂O₃制备Al，方程式为：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑，阳极生成氧气，可与石墨反应，消耗的为阳极，
故答案为：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑；阳极；
（4）以Al的单质和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Al在负极失去电子，碱性条件下生成偏铝酸钠，电极方程式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；该电池总反应的化学方程式是：Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH═NaAlO₂+3Ni（OH）₂，
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；Al+3NiO（OH）+H₂O+NaOH═NaAlO₂+3Ni（OH）₂．

点评：本题考查了氧化还原反应概念分析判断，热化学方程式和盖斯定律的计算，原电池反应的方程式的书写，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，知识的综合性较强，题目难度中等．