隨著低碳鋼等潔凈鋼技術(shù)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)區(qū)分Al2O3-C耐火材料和鋼的簡易方法是
用磁鐵,能被磁鐵吸引的是鋼,不能的是Al2O3-C耐火材料
用磁鐵,能被磁鐵吸引的是鋼,不能的是Al2O3-C耐火材料
。
(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(yīng)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=+1344.2
+1344.2
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(chǎn)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(chǎn)鋁的一種可行性新方法,其反應(yīng)過程如下:
⑤Al2O3(s)+3C(s)+AlCl3(g)3AlCl(g)+3CO(g)△H5
⑥3AlCl(g)2Al(l)+AlCl3(g)△H6
反應(yīng)⑤、反應(yīng)⑥中吉布斯自由能(△G)與溫度(T)的變化關(guān)系如圖1所示,由此判斷反應(yīng)⑤對應(yīng)圖中的曲線 Ⅰ
Ⅰ
(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(yīng)⑤生成的AlCl為氣體,容易從體系中分離,且AlCl在低溫下可分解得到金屬鋁和三氯化鋁,從而將金屬鋁生產(chǎn)出來
反應(yīng)⑤生成的AlCl為氣體,容易從體系中分離,且AlCl在低溫下可分解得到金屬鋁和三氯化鋁,從而將金屬鋁生產(chǎn)出來
。
(4)在埋炭情況下,碳過剩時,碳的氧化反應(yīng)主要考慮:C(s)+CO2(g)?2CO(g)。在實驗室研究該反應(yīng),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2mol CO2(g),平衡時體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖2所示。
①650℃反應(yīng)達到平衡時,容器體積為10 L,則平衡時c(CO)=0.1mol/L
0.1mol/L
。
②T℃時,若向平衡體系中再充入一定量n(CO):n(CO2)=2:3的混合氣體,則平衡 向正反應(yīng)方向
向正反應(yīng)方向
(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動。
③800℃時,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)]
(5)CO可作某熔融鹽電池的燃料,電解質(zhì)為Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物,空氣與CO2的混合氣為助燃氣,電池在650℃下工作時,負極的電極反應(yīng)式為 。