隨著低碳鋼等潔凈鋼技術的發(fā)展,Al2O3-C耐火材料和鋼水之間的相互作用已成為當前的一個研究重點。請回答下列問題:
(1)將鎂片、鋁片平行插入一定濃度的NaOH溶液中,用導線連接成閉合回路,如圖1所示。寫出鋁電極的電極反應式:Al+4OH--3e-=AlO-2+2H2OAl+4OH--3e-=AlO-2+2H2O。
(2)在埋炭實驗條件下,不同碳素材料的Al2O3-C耐火材料與鐵液之間的可能反應如下:
①2Al2O3(s)?4Al(s)+3O2(g)△H1=+3351.4 kJ?mol -1
②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2=-393.5 kJ?mol -1
③C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H3=+172.5 kJ?mol -1
④3C(s)+Al2O3(s)?2Al(s)+3CO(g)△H4
則△H4=-3968.55-3968.55 kJ?mol-1。
(3)直接碳熱還原氧化鋁法除需要高溫外,系統(tǒng)中生成的碳化鋁、碳氧化鋁等會與生成的鋁混合在一起,難以分離。實際生產中,至今仍未用直接碳熱還原氧化鋁法來煉鋁。氧化鋁碳熱還原氯化法煉鋁是生產鋁的一種可行性新方法,其反應過程如下:
⑤Al2O3(s)+3C(s)+AlCl3(g) 高溫 3AlCl(g)+3CO(g)△H5
⑥3AlCl(g) 低溫 2Al(l)+AlCl3(g)△H6
反應⑤、反應⑥中自由能(△G)與溫度(T)的變化關系如圖2所示,由此判斷反應⑤對應圖中的曲線 II(填“I”或“II”),試分析氧化鋁碳熱還原氯化法煉鋁的可行性:反應⑤生成的AlCl為氣體,容易從體系中分離,在另一個溫度較低的地方分解得到金屬鋁和三氯化鋁,從而將金屬鋁生產出來反應⑤生成的AlCl為氣體,容易從體系中分離,在另一個溫度較低的地方分解得到金屬鋁和三氯化鋁,從而將金屬鋁生產出來。
(4)在埋炭情況下,碳過剩時,碳的氧化反應主要考慮:C(s)+CO2(g)?2CO(g)。在實驗室研究該反應,一定溫度下,向某體積可變的恒壓密閉容器(總壓強為p總)中加入足量的碳和2 molCO2(g),平衡時體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如圖3所示。
①650℃反應達到平衡時,容器體積為10L,則平衡時c(CO)=0.1 mol/L0.1 mol/L。
②T℃時,若向平衡體系中再充入一定量n(CO):n(CO2)=3:2的混合氣體,則平衡 向逆反應方向向逆反應方向(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。
③800℃時,如圖CO的體積分數(shù)為92%,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp=10.58P總10.58P總[用含p總的代數(shù)式表示,氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數(shù)]。
A
l
O
-
2
A
l
O
-
2
高溫
低溫
【答案】Al+4OH--3e-=+2H2O;-3968.55;I;反應⑤生成的AlCl為氣體,容易從體系中分離,在另一個溫度較低的地方分解得到金屬鋁和三氯化鋁,從而將金屬鋁生產出來;0.1 mol/L;向逆反應方向;10.58P總
A
l
O
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:25引用:1難度:0.6
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