Question

鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品．請(qǐng)回答：
（1）工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是

 

．
（2）工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式是

 

．
②通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因

 

．
③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口

 

（填寫“A”或“B”）導(dǎo)出．
（3）磷是地殼中含量較為豐富的非金屬元素，主要以難溶于水的磷酸鹽如Ca₃（PO₄）₂等形式存在．它的單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用．
白磷（P₄）可由Ca₃（PO₄）₂、焦炭和SiO₂在一定條件下反應(yīng)獲得．相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：
2Ca₃（PO₄）₂（s）+10C（s）═6CaO（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₁=+3359.26kJ?mol^-1
CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₂=-89.61kJ?mol^-1
2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₃
則△H₃=

 

 kJ?mol^-1．
（4）焙燒產(chǎn)生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa時(shí)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ?mol^-1；H₂O（g）═H₂O（l）△H₂=-44kJ?mol^-1；2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ?mol^-1．則SO₃（g）與H₂O（l）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）工業(yè)冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃ 

通電  .

4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②電解時(shí)，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大；
③在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區(qū)；
（3）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計(jì)算；
（4）利用蓋斯定律，將熱化學(xué)方程式進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算反應(yīng)的焓變；

解答： 解：（1）工業(yè)冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃

通電  .

4Al+3O₂↑；
故答案為：2Al₂O₃

通電  .

4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，故電解時(shí)，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，留下的OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會(huì)增大，
故答案為：通電開始后，水電離產(chǎn)生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過陽離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會(huì)增大；
③在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出，故答案為：B．；
（3）①2Ca₃（PO₄）2（s）+10C（s）═6CaO（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₁=+3359.26 kJ?mol^-1
         ②CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₂=-89.61kJ?mol^-1
①+②×6得2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₃=△H₁+△H₂×6=+2821.6kJ?mol^-1，故答案為：+2821.6；
（4）2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
  2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-88kJ/mol ②
  2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用蓋斯定律：（③-①-②）×

1

2

得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ/mol，
SO₃（g） ）+H₂O（g）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol，
故答案為：SO₃（g） ）+H₂O（g）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，熱化學(xué)方程式書寫和該死定律計(jì)算應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)離子放電順序判斷電解過程中發(fā)生的反應(yīng)理解除雜原理，題目難度中等．