Question

无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业制备无水AlCl₃的流程如下：

（1）已知：C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ/mol，2Fe（s）+

3

2

O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-822.1kJ/mol
请写出C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式

3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol

．
（2）反应2CO+O₂2CO₂的平衡常数为K₁；反应4Fe+3O₂2Fe₂O₃的平衡常数K₂，则反应3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂的平衡常数K与K₁、K₂的关系式

K=

K 3 1 K2

．
（3）高温下，氧化铁能跟碳发生下列反应：
①Fe₂O₃+3C

高温  .

2Fe+3CO ②Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂若反应产生的气体是CO₂和CO，则

n(C)

n(Fe2O3)

的取值范围是

1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3

．
（4）氯化炉中生成的气体，通常用碱性的亚硫酸钠溶液来吸收，请用离子方程式分析亚硫酸钠溶液呈碱性的原因

SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-

．
（5）氯化炉中发生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金属铝的氯化效果，不可采取的措施是

①⑤

（填序号）：
①增加C的量 ②多通入Cl₂③升高温度 ④移走部分AlCl₃（g） ⑤使用合适的催化剂工业上还常采用向氯化炉中通入O₂的方法，其目的是

与C或CO反应，提供反应所需的热量

．
（6）沉淀分析法一般规定：溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10^-5mol/L时，可认为已沉淀完全．现向一定浓度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe³⁺完全沉淀时，测定c（Al³⁺）=0.2mol/L．此时所得沉淀中

否

（填“是”或“否”）含有Al（OH）₃．（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Al（OH）₃]=1.1×10^-33）．

Answer 1

分析：（1）由盖斯定律定律，将第一个热化学方程式乘以3，减去第二个热化学方程式，计算反应热，并写出热化学方程式；
（2）由平衡常数的概念，写出K₁、K₂、K的表达式，并求出平衡常数K与K₁、K₂的关系式；
（3）利用极限法，若生成的全为CO，则

n(C)

n(Fe2O3)

=3，若生成的全为CO₂，则

n(C)

n(Fe2O3)

=1.5，可知

n(C)

n(Fe2O3)

的取值范围；
（4）亚硫酸钠为弱酸强碱盐，在溶液中发生水解，是溶液呈碱性；
（5）欲提高金属铝的氯化效果，需要是平衡向正反应方向移动，增加反应物浓度、降低生成物浓度、升高温度均可达到目的；
（6）当Fe³⁺完全沉淀时，求出溶液中c（OH^-），再求出c（Al³⁺）×c³（OH^-）与进行比较，判断是否有Al（OH）₃沉淀生成．

解答：解：（1）C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由盖斯定律，将第一个将第一个热化学方程式乘以3，减去第二个热化学方程式，即得该热化学方程式，
反应热△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C还原Fe₂O₃生成CO的热化学方程式为：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）反应2CO+O₂2CO₂的平衡常数为K₁=

c2(CO2)

c2(CO)?c(O2)

，
反应4Fe+3O₂2Fe₂O₃的平衡常数K₂=

c2(Fe2O3)

c4(Fe) ?c3(O2)

，
反应3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂的平衡常数K=

c3(CO2)?c2(Fe)

c3(CO)?c(Fe2O3)

=

K 3 1 K2

；
（3）假设产生的气体全为CO，由化学方程式Fe₂O₃+3C

高温  .

2Fe+3CO↑，可知

n(C)

n(Fe2O3)

=3，
假设产生的气体全为CO₂，由方程式①+②，可得方程式：2Fe₂O₃+3C

高温  .

4Fe+3CO₂↑，则

n(C)

n(Fe2O3)

=1.5，
所以若反应产生的气体是CO₂和CO，1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）亚硫酸钠为弱酸强碱盐，在溶液中发生水解，离子方程式为SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-，水的电离平衡向右移动，直至建立新的平衡，溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈碱性；
（5）氯化炉中发生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金属铝的氯化效果，需要是平衡向正反应方向移动，
①增加固体和纯液体的量不能改变其浓度也不能改变速率，平衡不移动，故①错误；
②多通入氯气，使反应物的浓度增加，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，故②正确；
③正反应为吸热反应，升高温度，是平衡向正反应方向移动，故③正确；
④移走部分氯化铝，是逆反应速率降低，平衡向正反应方向移动，故④正确；
⑤加入催化剂对正反应速率和逆反应速率的影响是等同的，平衡不移动，故⑤错误；
故选①⑤；
向氯化炉中通入O₂可以与碳或生成的一氧化碳反应，提供反应所需的热量；
（6）当Fe³⁺完全沉淀时，c（Fe³⁺）=1.0×10^-5，c（OH^-）=

3	1.4×10-38 1.0×10-5

，
此时Al³⁺和OH^-的浓度商c（Al³⁺）×c³（OH^-）=0.2mol/L×（

3	1.4×10-38 1.0×10-5

）³=0.7×10^-33mol/L＜1.1×10^-33；
所以没有Al（OH）₃沉淀；
（1）3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol，
（2）

K 3 1 K2

；
（3）1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）SO₃^2-+H₂OHSO₃^-+OH^-；
（5）①⑤；与C或CO反应，提供反应所需的热量；
（6）否．

点评：本题考查热化学方程式的书写，化学平衡常数，盐类的水解，化学平衡移动的影响因素，溶度积的应用，综合性强，为高考常见题型．