Question

18．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al2O3，F(xiàn)e2O3等）提取Al2O3做冶煉鋁的原料，由熔鹽電解法獲得的粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁．工藝流程如下圖所示：（已知：NaCl熔點為801℃；AlCl3在181℃升華）

（1）下列措施可提高浸取率的是a、d
a．將鋁土礦粉碎成粉末與NaOH溶液反應b．增大固、液質量比
c．浸取時間縮短一半d．適當升高溫度
（2）向濾液中通入過量CO₂所發(fā)生反應的離子方程式為AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（3）將Cl₂連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮而除去．氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃．固態(tài)雜質粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在NaCl．
（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlCl₄^-形式存在，則陽極的電極反應式為Al-3e^-+4Cl^-=AlCl₄^-．
（5）鋼材鍍鋁后，抗腐蝕性能會大大增強，其原因是表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質溶液與內(nèi)層金屬隔離．

Answer 1

分析 鋁土礦加入氫氧化鈉溶液浸取過濾，赤泥主要成分為氧化鐵，濾液中含有偏鋁酸鈉，加入過量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，焙燒得到氧化鋁，氧化鋁電解得到粗鋁，粗鋁在坩堝中精煉高溫通入氯氣，將Cl₂連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮而除去，得到高純鋁液，氣體冷卻得到氯化鋁固體，鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlCl₄^-形式存在，通過電鍍在表面鍍鋁，以此解答該題．

解答 解：（1）為固體和溶液的反應，增大反應速率，可增大溶液濃度、升高溫度以及增大固體的表面積，只有a、d符合，故答案為：a、d；
（2）濾液中含有偏鋁酸鈉，通入過量CO₂所發(fā)生反應的離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，鈉、鋁和氯氣反應生成了氯化鈉和氯化鋁，氫氣和氯氣發(fā)生反應生成氯化氫，其中氯化鈉熔點為801℃，較高，是固態(tài)雜質隨氣泡上浮，氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃；
故答案為：H₂、HCl、AlCl₃；NaCl；
（4）電鍍池中鍍件金屬鋁作陽極，金屬鋁失電子發(fā)生氧化反應，Al-3e^-+4Cl^-=AlCl₄^-；
故答案為：Al-3e^-+4Cl^-=AlCl₄^-；
（5）鋁金屬表面形成的致密氧化鋁膜具有保護作用，致密的氧化膜能隔絕鋼材與空氣中的O₂、CO₂和H₂O等接觸，使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發(fā)生；
故答案為：表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質溶液與內(nèi)層金屬隔離．

點評 本題工藝流程，為高考常見題型和高頻考點，側重考查學生的分析能力和實驗能力，題目涉及鋁制備，工業(yè)電鍍鋁，明確鋁及其化合物性質是解題關鍵，注意電解池工作原理，題目難度中等．