19. 随着低碳钢等洁净钢技术的发展,Al
2O
3-C耐火材料和钢水之间的相互作用已成为当前的一个研究重点。请回答下列问题:
(1)区分Al
2O
3-C耐火材料和钢的简易方法是
___________。
(2)在埋炭实验条件下,不同碳素材料的Al
2O
3-C耐火材料与铁液之间的可能反应如下:
①2Al
2O
3(s)
4Al(s)+3O
2(g)
△H1= +3351.4 kJ·mol
- 1②C(s)+O
2(g)=CO
2(g)
△H2= -393.5 kJ·mol
- 1③C(s)+CO
2(g)=2CO(g)
△H3=+172.5 kJ·mol
- 1④3C(s)+Al
2O
3(s)
2Al(s)+3CO(g)
△H4则
△H4=
___________ kJ·mol
- 1。
(3)直接碳热还原氧化铝法除需要高温外,系统中生成的碳化铝、碳氧化铝等会与生成的铝混合在一起,难以分离。实际生产中,至今仍未用直接碳热还原氧化铝法来炼铝。氧化铝碳热还原氯化法炼铝是生产铝的一种可行性新方法,其反应过程如下:
⑤Al
2O
3(s) +3C(s)+ AlCl
3(g)
3AlCl(g)+ 3CO(g)
△H5⑥3AlCl(g)
2Al(l)+AlCl
3(g)
△H6反应⑤、反应⑥中吉布斯自由能(
△G)与温度(T)的变化关系如图1所示,由此判断反应⑤对应图中的曲线
___________(填“I”或“II”),试分析氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行性:
___________。
(4)在埋炭情况下,碳过剩时,碳的氧化反应主要考虑:C(s)+CO
2(g)
2CO(g)。在实验室研究该反应,一定温度下,向某体积可变的恒压密闭容器(总压强为p
总)中加入足量的碳和2 mol CO
2(g),平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
①650℃反应达到平衡时,容器体积为10 L,则平衡时
c(CO)=
___________。
②T℃时,若向平衡体系中再充入一定量
n(CO):
n(CO
2)=2:3的混合气体,则平衡
___________(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
③800℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数
Kp=
___________ [用含p
总的代数式表示,气体分压(p
分)=气体总压(p
总)×体积分数]。
(5)CO可作某熔融盐电池的燃料,电解质为Li
2CO
3和Na
2CO
3的熔融盐混合物,空气与CO
2的混合气为助燃气,电池在650℃下工作时,负极的电极反应式为
___________。