Question

【题目】半导体有单质、二元化合物、三元化合物等之分，其中三元半导体CuAlO2(或Cu2Al2O4)的制取，常采用CuO与Al2O3或Al(OH)3共热的方法。试分析并回答：

(l)试完成如下化学方程式：

_______CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______ ↑

(2)上述反应能发生的理由主要是_____________。

(3)Al(OH)3有碱式和酸式两种电离方式，若25℃时，其酸式电离为Al(OH)3AlO2－＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13，则入Al(OH)3＋OH－AlO2－＋2H2O的平衡常数K’＝_______(列式并计算)。该反应的△H_______(填“<”“>”或“＝”)0。

(4)经实验测定，“AlO2－” 的形式应该是[Al(OH)4]－，则AlCl3溶液与Na[Al(OH)4]溶液作用的离子方程式是_________________。

(5)用石墨电极电解Na[Al(OH)4] 溶液是制取高品质用Al(OH)3的方法之一。该电解反应的离子方程式是_________________。

Answer 1

【答案】4 2 2 1O2 CuO受热分解生成Cu2O和O2, Cu2O与Al2O3作用生成Cu2Al2O4（Cu+处于全充满稳定结构，固态时更稳定） K’= ＜ 3[Al(OH)4]－+Al3+=4Al(OH)3↓ 4[Al(OH)4]－+2H2O4Al(OH)3↓+4OH-+2H2↑+O2↑

【解析】

（1）根据氧化还原反应的规律及元素守恒法配平化学方程式；

（2）反应会向生成稳定产物的方向发生；

（3）根据化学平衡常数的定义式变形推导得出结论；根据水解反应是吸热反应分析该反应的热效应；

（4）根据偏铝酸根离子与铝离子的双水解反应作答；

（5）根据电解原理的放电顺序结合电解质的酸碱性分析书写离子方程式。

（1）根据化学式CuAlO2可知Cu显+1价，Al显+3价，则反应CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______中，Cu元素化合价降低，根据氧化还原反应的规律可知，氧元素化合价应从-2价升高到0价，推出生成的气体为O2，电子转移数为4，故Cu2Al2O4的化学计量数为2，结合元素守恒可知该反应的化学方程式为：4CuO＋2Al2O32Cu2Al2O4＋O2↑，故答案为：4；2；2；1O2；

（2）CuO受热分解生成Cu2O和O2, Cu2O与Al2O3作用生成Cu2Al2O4，分析分子内部结构可以看出Cu2Al2O4中的Cu+处于全充满稳定结构，固态时更稳定，因此该反应能发生，故答案为：CuO受热分解生成Cu2O和O2, Cu2O与Al2O3作用生成Cu2Al2O4（Cu+处于全充满稳定结构，固态时更稳定）；

（3）K’=，该反应是AlO2－水解反应的逆反应，故该反应为放热反应，该反应的△H<0，故答案为：20；＜；

（4）[Al(OH)4]－= AlO2－+2H2O，故AlCl3溶液与Na[Al(OH)4]溶液会发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，该反应的离子方程式为：3[Al(OH)4]－+Al3+=4Al(OH)3↓；

（5）石墨电极电解Na[Al(OH)4] 溶液，根据溶液中的离子放电顺序可知，阳极水中氢氧根离子放电生成O2和H＋，阴极水中的氢离子放电生成H2和OH－，则Al3＋在阴极会结合OH-生成Al(OH)3沉淀，反应的总的离子方程式为：4[Al(OH)4]－+2H2O4Al(OH)3↓+4OH-+2H2↑+O2↑。