Question

【題目】鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。

（1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_________________________。

（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

（3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是____________________。陰極的電極反應式為_____________________。

（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。

陰極的電極反應式為________________，陰極處溶液的pH變化________。（填變大、不變、變�。�

（5）鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O 減小 石墨電極被陽極上產生的O2氧化 Al3++3e—===Al 2H++2e﹣═ H2↑或2H2O+2e—==2OH—+H2↑ 變大 NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜

【解析】

將流程中已知信息與反應原理綜合應用，補充完善可以確定的物質于對應位置周圍，便于分析判斷推理等。如下圖所示：

（1）“堿溶”時，鋁土礦中Al2O3與NaOH反應生成偏鋁酸鈉，離子方程式為Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O。

（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，消耗過量的NaOH，減小溶液的pH，有利于AlO2-轉變?yōu)?/span>Al(OH)3析出，通過過濾分離。

（3）電解熔融 Al2O3，條件是高溫，電解過程中作陽極產生O2，石墨（C）被氧化為CO2、CO等而消耗。陰極的電極反應式為Al3++3e-=Al。

（4）電解Na2CO3溶液，陰極區(qū)發(fā)生得電子反應，H+得電子能力強于Na+，本質上放電的是H+，而進入的是稀NaOH溶液，表達為H2O得電子，生成H2和OH-更佳，陰極的電極反應式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，陰極處溶液的pH變大。

（5）鹽酸與Al2O3的反應普遍可知，而加熱條件下，NH4Cl分解產生的HCl也能夠與Al表面的Al2O3薄膜反應，有利于鋁粉與N2反應制備AlN。