Question

【題目】半導體有單質、二元化合物、三元化合物等之分，其中三元半導體CuAlO2(或Cu2Al2O4)的制取，常采用CuO與Al2O3或Al(OH)3共熱的方法。試分析并回答：

(l)試完成如下化學方程式：

_______CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______ ↑

(2)上述反應能發(fā)生的理由主要是_____________。

(3)Al(OH)3有堿式和酸式兩種電離方式，若25℃時，其酸式電離為Al(OH)3AlO2－＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13，則入Al(OH)3＋OH－AlO2－＋2H2O的平衡常數(shù)K’＝_______(列式并計算)。該反應的△H_______(填“<”“>”或“＝”)0。

(4)經實驗測定，“AlO2－” 的形式應該是[Al(OH)4]－，則AlCl3溶液與Na[Al(OH)4]溶液作用的離子方程式是_________________。

(5)用石墨電極電解Na[Al(OH)4] 溶液是制取高品質用Al(OH)3的方法之一。該電解反應的離子方程式是_________________。

Answer 1

【答案】4 2 2 1O2 CuO受熱分解生成Cu2O和O2, Cu2O與Al2O3作用生成Cu2Al2O4（Cu+處于全充滿穩(wěn)定結構，固態(tài)時更穩(wěn)定） K’= ＜ 3[Al(OH)4]－+Al3+=4Al(OH)3↓ 4[Al(OH)4]－+2H2O4Al(OH)3↓+4OH-+2H2↑+O2↑

【解析】

（1）根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律及元素守恒法配平化學方程式；

（2）反應會向生成穩(wěn)定產物的方向發(fā)生；

（3）根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義式變形推導得出結論；根據(jù)水解反應是吸熱反應分析該反應的熱效應；

（4）根據(jù)偏鋁酸根離子與鋁離子的雙水解反應作答；

（5）根據(jù)電解原理的放電順序結合電解質的酸堿性分析書寫離子方程式。

（1）根據(jù)化學式CuAlO2可知Cu顯+1價，Al顯+3價，則反應CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______中，Cu元素化合價降低，根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律可知，氧元素化合價應從-2價升高到0價，推出生成的氣體為O2，電子轉移數(shù)為4，故Cu2Al2O4的化學計量數(shù)為2，結合元素守恒可知該反應的化學方程式為：4CuO＋2Al2O32Cu2Al2O4＋O2↑，故答案為：4；2；2；1O2；

（2）CuO受熱分解生成Cu2O和O2, Cu2O與Al2O3作用生成Cu2Al2O4，分析分子內部結構可以看出Cu2Al2O4中的Cu+處于全充滿穩(wěn)定結構，固態(tài)時更穩(wěn)定，因此該反應能發(fā)生，故答案為：CuO受熱分解生成Cu2O和O2, Cu2O與Al2O3作用生成Cu2Al2O4（Cu+處于全充滿穩(wěn)定結構，固態(tài)時更穩(wěn)定）；

（3）K’=，該反應是AlO2－水解反應的逆反應，故該反應為放熱反應，該反應的△H<0，故答案為：20；＜；

（4）[Al(OH)4]－= AlO2－+2H2O，故AlCl3溶液與Na[Al(OH)4]溶液會發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀，該反應的離子方程式為：3[Al(OH)4]－+Al3+=4Al(OH)3↓；

（5）石墨電極電解Na[Al(OH)4] 溶液，根據(jù)溶液中的離子放電順序可知，陽極水中氫氧根離子放電生成O2和H＋，陰極水中的氫離子放電生成H2和OH－，則Al3＋在陰極會結合OH-生成Al(OH)3沉淀，反應的總的離子方程式為：4[Al(OH)4]－+2H2O4Al(OH)3↓+4OH-+2H2↑+O2↑。