Question

無水AlCl₃可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等．工業(yè)制備無水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
請寫出C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式______．
（2）反應2CO+O₂

2CO₂的平衡常數(shù)為K₁；反應4Fe+3O₂

2Fe₂O₃的平衡常數(shù)K₂，則反應3CO+Fe₂O₃

2Fe+3CO₂的平衡常數(shù)K與K₁、K₂的關系式______．
（3）高溫下，氧化鐵能跟碳發(fā)生下列反應：
①Fe₂O₃+3C

高溫  .

2Fe+3CO ②Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂若反應產(chǎn)生的氣體是CO₂和CO，則

n(C)

n(Fe2O3)

的取值范圍是______．
（4）氯化爐中生成的氣體，通常用堿性的亞硫酸鈉溶液來吸收，請用離子方程式分析亞硫酸鈉溶液呈堿性的原因______．
（5）氯化爐中發(fā)生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）

2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金屬鋁的氯化效果，不可采取的措施是______（填序號）：
①增加C的量 ②多通入Cl₂③升高溫度 ④移走部分AlCl₃（g） ⑤使用合適的催化劑工業(yè)上還常采用向氯化爐中通入O₂的方法，其目的是______．
（6）沉淀分析法一般規(guī)定：溶液中某離子物質的量濃度低于1.0×10^-5mol/L時，可認為已沉淀完全．現(xiàn)向一定濃度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，當Fe³⁺完全沉淀時，測定c（Al³⁺）=0.2mol/L．此時所得沉淀中______（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

（1）C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）；△H
由蓋斯定律，將第一個將第一個熱化學方程式乘以3，減去第二個熱化學方程式，即得該熱化學方程式，
反應熱△H=3×（-110.5kJ/mol）-（-822.1kJ/mol）=+490.6kJ/mol；
所以C還原Fe₂O₃生成CO的熱化學方程式為：3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol；
（2）反應2CO+O₂

2CO₂的平衡常數(shù)為K₁=

c2(CO2)

c2(CO)?c(O2)

，
反應4Fe+3O₂

2Fe₂O₃的平衡常數(shù)K₂=

c2(Fe2O3)

c4(Fe) ?c3(O2)

，
反應3CO+Fe₂O₃

2Fe+3CO₂的平衡常數(shù)K=

c3(CO2)?c2(Fe)

c3(CO)?c(Fe2O3)

=

K 31 K2

；
（3）假設產(chǎn)生的氣體全為CO，由化學方程式Fe₂O₃+3C

高溫  .

2Fe+3CO↑，可知

n(C)

n(Fe2O3)

=3，
假設產(chǎn)生的氣體全為CO₂，由方程式①+②，可得方程式：2Fe₂O₃+3C

高溫  .

4Fe+3CO₂↑，則

n(C)

n(Fe2O3)

=1.5，
所以若反應產(chǎn)生的氣體是CO₂和CO，1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）亞硫酸鈉為弱酸強堿鹽，在溶液中發(fā)生水解，離子方程式為SO₃^2-+H₂O



HSO₃^-+OH^-，水的電離平衡向右移動，直至建立新的平衡，溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），溶液呈堿性；
（5）氯化爐中發(fā)生：3Cl₂（g）+3C（s）+Al₂O₃（s）

2AlCl₃（g）+3CO（g）△H＞0，欲提高金屬鋁的氯化效果，需要是平衡向正反應方向移動，
①增加固體和純液體的量不能改變其濃度也不能改變速率，平衡不移動，故①錯誤；
②多通入氯氣，使反應物的濃度增加，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動，故②正確；
③正反應為吸熱反應，升高溫度，是平衡向正反應方向移動，故③正確；
④移走部分氯化鋁，是逆反應速率降低，平衡向正反應方向移動，故④正確；
⑤加入催化劑對正反應速率和逆反應速率的影響是等同的，平衡不移動，故⑤錯誤；
故選①⑤；
向氯化爐中通入O₂可以與碳或生成的一氧化碳反應，提供反應所需的熱量；
（6）當Fe³⁺完全沉淀時，c（Fe³⁺）=1.0×10^-5，c（OH^-）=

3	1.4×10-38 1.0×10-5

，
此時Al³⁺和OH^-的濃度商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；
所以沒有Al（OH）₃沉淀；
（1）3C（s）+Fe₂O₃（s）═3CO（g）+2Fe（s）△H=+490.6kJ/mol，
（2）

K 31 K2

；
（3）1.5＜

n(C)

n(Fe2O3)

＜3；
（4）SO₃^2-+H₂O



HSO₃^-+OH^-；
（5）①⑤；與C或CO反應，提供反應所需的熱量；
（6）否．