Question

【題目】半導(dǎo)體有單質(zhì)、二元化合物、三元化合物等之分，其中三元半導(dǎo)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(xué)方程式：

_______CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______ ↑

(2)上述反應(yīng)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(shí)，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(jì)算)。該反應(yīng)的△H_______(填“<”“>”或“＝”)0。

(4)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，“AlO2－” 的形式應(yīng)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(zhì)用Al(OH)3的方法之一。該電解反應(yīng)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(jié)構(gòu)，固態(tài)時(shí)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(yīng)的規(guī)律及元素守恒法配平化學(xué)方程式；

（2）反應(yīng)會(huì)向生成穩(wěn)定產(chǎn)物的方向發(fā)生；

（3）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義式變形推導(dǎo)得出結(jié)論；根據(jù)水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)分析該反應(yīng)的熱效應(yīng)；

（4）根據(jù)偏鋁酸根離子與鋁離子的雙水解反應(yīng)作答；

（5）根據(jù)電解原理的放電順序結(jié)合電解質(zhì)的酸堿性分析書(shū)寫(xiě)離子方程式。

（1）根據(jù)化學(xué)式CuAlO2可知Cu顯+1價(jià)，Al顯+3價(jià)，則反應(yīng)CuO＋_______ Al2O3_______Cu2Al2O4＋_______中，Cu元素化合價(jià)降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知，氧元素化合價(jià)應(yīng)從-2價(jià)升高到0價(jià)，推出生成的氣體為O2，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為4，故Cu2Al2O4的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，結(jié)合元素守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)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(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出Cu2Al2O4中的Cu+處于全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，固態(tài)時(shí)更穩(wěn)定，因此該反應(yīng)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(jié)構(gòu)，固態(tài)時(shí)更穩(wěn)定）；

（3）K’=，該反應(yīng)是AlO2－水解反應(yīng)的逆反應(yīng)，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)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(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，該反應(yīng)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(yáng)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(huì)結(jié)合OH-生成Al(OH)3沉淀，反應(yīng)的總的離子方程式為：4[Al(OH)4]－+2H2O4Al(OH)3↓+4OH-+2H2↑+O2↑。