化学选修 化学反应原理 在线等

Question

工业上采用电解的方法制取活泼的金属铝。主要的电极反应式为：

阴极 4AL3+ +12e- 4AL

阳极 6O2-(氧化物中) 3O2 +12e-

总反应为：2AL2O3 4AL+3O2

由于在阳极生成的氧气全部与石墨电极反应生成一氧化碳气体和二氧化碳气体，因此在电解过程中，碳电极需要不断补充。求：

（1） 生产1吨金属铝，转移电子的物质的量是多少？

（2） 工业生产中，生产1吨铝阳极损失0.6吨石墨。石墨氧化的产物是？质量为多少？

Answer 1

（1） 生产1吨金属铝，转移电子的物质的量是多少？
解：4Al3+ + 12e- ===== 4Al
12 4*27
x 1000000
解得：x=111111.11111111111（mol）

（2） 工业生产中，生产1吨铝阳极损失0.6吨石墨。石墨氧化的产物是？质量为多少？
解：6O2- — 12e- ==== 3 O2
12 3
111111 n(O2)
解得：n(O2)=27777.75(mol)
n(C)=0.6*1000000/12=50000(mol)
设：生成一氧化碳的碳的物质的量为a，生成二氧化碳的碳的物质的量为b
C + O2 ==== CO2 ; 2C + O2 ==== 2CO
1 1 44 2 1 56
a a m b b/2 n

有方程组：a+b=50000 ,a+b/2 =27777.75
解得：a= 5555.5 , b= 44444.5
m= 244442 (g) ,n=2488892(g)
即石墨的氧化产物为CO和CO2 ，各是244442克、2488892克。

Answer 2

1吨金属铝为1000000g，为1000000/27=37037mol，每生成1摩尔铝要转移3mol电子，所以转移电子37037mol*3=111111mol，生成氧气37037mol*3/4=27777mol，石墨为600000/12=50000mol，所以既不能全部生成CO2(1:1)，也不能全部生成CO(2:1)，所以是一氧化碳和二氧化碳的混合物，质量为氧气和石墨的质量和，为1.49吨