Горизонты химииБанк олимпиадШкольный этап · 9 класс
Задание № 10
2024/25 · группа 4 · страница 18
Условие
Условие:
Одним из методов получения металлов из оксидов является алюминотермия —
восстановление оксида металлическим алюминием. Условием возможности
применения данного метода получения металлов является в первую очередь
экзотермичность процессов. Основываясь на теплотах образования ряда окси-
дов, рассчитайте тепловые эффекты реакций восстановления приведённых
ниже оксидов металлов алюминием и определите, в каких из этих случаев алю-
минотермия применима в качестве метода получения металла.
Самопроверка
Ответы и оценивание
Ответ:
Оксид Al2O3 MgO CaO TiO2 ZnO CuO Fe3O4
Qобр, кДж/Моль 1676 602 635 944 351 162 1117
Алюминотермия пременима o o o ✓ ✓ ✓ ✓
За каждый верный ответ — 1.5 балла
За каждую ошибку снимается 1.5 балла
Максимальный балл за задание — 6
Решение и пояснение
Решение.
Для определения теплового эффекта реакций воспользуемся следствием из за-
кона Гесса: тепловой эффект реакции равен разности теплот образования про-
дуктов реакции и исходных веществ с учётом стехиометрических коэффици-
ентов:
Qр-ции = ∑ (mQ) продукты − ∑ (nQ) реагенты,
где m и n — число молей каждого вещества в уравнении реакции.
При этом теплоты образования простых веществ в их наиболее устойчивом
состоянии равны нулю.
3MgO + 2Al = Al2O3 + 3Mg
Q = 1676 – 3 ∙ 602 = –130 кДж < 0 — алюминотермия неприменима.
3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca
Q = 1676 – 3 ∙ 635 = –229 кДж < 0 — алюминотермия неприменима.
3TiO2 + 4Al = 2Al2O3 + 3Ti
Q = 2 ∙ 1676 – 3 ∙ 944 = 520 кДж > 0 — алюминотермия применима.
3ZnO + 2Al = Al2O3 + 3Zn
Q = 1676 – 3 ∙ 351 = 623 кДж > 0 — алюминотермия применима.
3CuO + 2Al = Al2O3 + 3Cu
Q = 1676 – 3 ∙ 162 = 1190 кДж > 0 — алюминотермия применима.
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe
Q = 4 ∙ 1676 – 3 ∙ 1117 = 3353 кДж > 0 — алюминотермия применима.
Таким образом, среди рассматриваемых металлов алюминотермию можно
применять для получения титана, цинка, меди, железа.