Question

工業(yè)上Na、Ca、Mg都可以用電解其熔融的氯化物而制得。

（1）寫出電解制取Ca、Mg的反應方程式：____________________________________、_________________________________________。

（2）鉀卻不能用電解熔融的KCl方法制備，因為金屬鉀易溶解在熔融的KCl中而有危險，可利用Na+KClNaCl+K↑來制備鉀。參考下表數(shù)據(jù)回答問題。

物質(zhì)	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3	Na	K	NaCl	KCl
熔點/℃	2852	2072	714	190（2.5×105Pa）	97.8	63.7	801	770
沸點/℃	3600	2982	1412	182.7	883	774	1413	1500

①該反應適宜選擇在什么溫度范圍內(nèi)進行？

②該反應主要應用什么化學原理？

（3）Al的制備不能用電解熔融AlCl₃的方法，而采用電解熔融Al₂O₃的方法，請回答以下問題：

①為什么不直接電解AlCl₃?

②工業(yè)上為什么不用Na還原AlCl₃制備Al?

③電解Al₂O₃時，為什么還要加冰晶石（助熔劑）？

（4）工業(yè)上常用電解熔融MgCl₂的方法生產(chǎn)Mg，為什么不用電解熔融MgO的方法生產(chǎn)Mg？

Answer 1

（1）根據(jù)題意，直接寫出反應方程式：

（2）①801—883 ℃。②Na與KCl的反應是可逆反應，要想用Na順利置換出K，根據(jù)平衡移動原理，使平衡向正反應方向移動，最佳選擇是減少生成物K的量，即K以蒸氣的形式逸出，其他物質(zhì)仍保留在體系中，故反應溫度控制在801—883 ℃之間，此時K為氣態(tài)，Na、NaCl、KCl為液態(tài)。

（3）①AlCl₃熔沸點較低，是共價化合物，熔化時很難電解出離子，不能導電，因此無法冶煉Al。

②可以用鈉還原AlCl₃制備Al，但原料金屬鈉成本較高，會消耗大量的電能，且鈉易被氧化、難保存，故工業(yè)上不用此法獲得大量的Al。

③Al₂O₃的熔點較高（2072 ℃），直接電解時需要提供大量的熱量使其熔化，加入冰晶石（Na₃AlF₆)后，在助熔劑的作用下（助熔劑的熔點一般很低），略加熱Al₂O₃就會熔化且易電解出Al³⁺、O^2-，這樣有利于電解的順利進行，既縮短時間又節(jié)約能源。

（4）MgCl₂、MgO都是離子化合物，熔融狀態(tài)下都能電離，但MgCl₂的熔點遠低于MgO，故不用電解MgO的方法生產(chǎn)Mg。