Question

【题目】工业上以氧化铝为原料可制得一些物质。

(1)碳热还原法可合成氮化铝(AlN)

已知：2Al2O3(s)==4Al(g)+3O2(g) △H1=+3351KJmol﹣1

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2=-221KJmol﹣1

2Al(g)+N2(g)==2AlN(s) △H3=-318KJmol﹣1

碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是________________________________________________，

(2)电解法可制取铝。以石墨作电极电解熔融 Al2O3（加入Na3AlF6为助熔剂）

①电解时铝在_____________产生（填阴极或阳极）

②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________。

(3)二氧化碳甲烷化再利用

①已知反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)写出该反应的平衡常数表达式________________________

②据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是_________________。

Answer 1

【答案】3C(s) + Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g) △H = +1026KJ/mol阴极和阳极产生的氧气反应K=c (CH4)c2( H2O)/c( CO2)c4(H2) CO2+6H2O+8e﹣═ CH4+8OH﹣

【解析】

（1）盖斯定律计算，（①+②×3+③×2）×1/2得到碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式。

（2）由电解原理可知，阴极上铝离子得到电子，阳极上是氧离子失电子发生氧化反应；

②电解过程中生成的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO2气体．因此，需要不断补充石墨电极；

（3）①依方程式结合平衡常数的概念写出平衡常数的表达式。

②CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，二氧化碳得电子生成甲烷。

（1）已知：①2Al2O3(s)==4Al(g)+3O2(g) △H1=+3351KJmol﹣1

②2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2=-221KJmol﹣1

③2Al(g)+N2(g)==2AlN(s) △H3=-318KJmol﹣1

盖斯定律计算，（①+②×3+③×2）×1/2得到碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式，3C（s）+Al2O3（s）+N2（g）=2AlN（s）+3CO（g）△H=+1026KJ·mol－1·L－1。

（2）①由电解原理可知，阴极上铝离子得到电子生成铝，故铝在阴极上生成；阳极上是氧离子失电子发生氧化反应，电解时阳极的电极反应式为：2O2－-4e－=O2↑；

②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是石墨电极被阳极上产生的氧气氧化。

（3）①依方程式结合平衡常数的概念写出平衡常数的表达式：K=c (CH4)c2( H2O)/c( CO2)c4(H2) ；

②CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，二氧化碳得电子生成甲烷，电极反应式是CO2+6H2O+8e﹣═ CH4+8OH﹣。