Question

【題目】除金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬元素以化合物形式存在于自然界中，將金屬元素從其化合物中還原出來的工業(yè)工程稱為金屬的冶煉。下列材料描述了部分常見金屬的冶煉方法。

①工業(yè)上冶煉鎂的方法有兩種，電解法和皮江法。電解法是電解熔融的氯化鎂；皮江法是硅在高溫下還原氧化鎂。

②霍爾－埃魯鋁電解法是以氧化鋁為原料、冰晶石（Na3AlF6）為熔劑組成的電解質(zhì)，在950－970℃的條件下通過電解的方法使電解質(zhì)熔體中的氧化鋁分解為鋁和氧氣。

③冶煉錳一般用鋁熱法，即在高溫下用鋁還原二氧化錳。

④相關(guān)各物質(zhì)熔點(diǎn)見下表：

物質(zhì)	Al2O3	AlCl3	MgO	MgCl2	Al	Mn	Mg
熔點(diǎn)/℃	2303	190	2800	712	660	1244	649

Ⅰ、根據(jù)上述信息回答下列問題：

（1）冶煉鎂時(shí)電解熔融MgCl2而不電解熔融MgO，冶煉鋁時(shí)電解熔融Al2O3而不電解熔融AlCl3的原因是______________________________________________。

（2）寫出鋁熱法冶煉錳的化學(xué)方程式___________________________，

一般使用鋁熱法冶煉的金屬具有哪些性質(zhì)_____________________________。

(3)將鋁和鎂作電極分別插入稀硫酸、氫氧化鈉溶液中，鎂、鋁分別作______極、_____極；寫出介質(zhì)是稀硫酸溶液時(shí)的正極電極反應(yīng)式：______。

Ⅱ、下面是皮江法冶煉鎂的工業(yè)流程示意圖：

（1）氣體a是_______。

（2）還原爐需控制溫度為1200℃左右，并抽空氣到近似真空。還原爐中發(fā)生的主要反應(yīng)有____________________________、_______________________。

（3）還原爐中抽空氣到近似真空的原因是________________________________。

Answer 1

【答案】 MgO的熔點(diǎn)比MgCl2.更高，電解時(shí)需要更多的能量，故選用MgCl2；AlCl3屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，故不能電解AlCl3 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn 熔點(diǎn)高且比鋁不活潑的金屬 正 負(fù) 2H+ +2e-=H2 CO2 2MgO+Si2Mg↑+SiO2 SiO2+CaOCaSiO3 【答題空10】防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化

【解析】Ⅰ．（1）氧化鎂熔點(diǎn)比氯化鎂熔點(diǎn)高，熔融離子晶體要消耗能源，從而增加成本，為減少成本，所以用熔融氯化鎂冶煉鎂，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，以分子存在，所以冶煉鋁用熔融氧化鋁；（2）鋁熱法冶煉錳的化學(xué)方程式：4Al+3MnO22Al2O3+3Mn，一般使用鋁熱法冶煉的金屬具有的性質(zhì)為：熔點(diǎn)高且比鋁不活潑的金屬；（3）將鋁和鎂作電極分別插入稀硫酸、氫氧化鈉溶液中，由于鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以鋁作負(fù)極、鎂作正極；介質(zhì)是稀硫酸溶液時(shí)由于鎂的金屬性強(qiáng)于鋁，所以鎂是負(fù)極，鋁是正極，正極電極反應(yīng)式為2H++2e－=H2↑。

Ⅱ．（1）白云石煅燒分解生成氧化鈣、氧化鎂和二氧化碳，氣體為二氧化碳；（2）還原爐需控制溫度為1200℃左右，并抽空氣到近似真空，還原爐中發(fā)生的主要反應(yīng)有硅還原氧化鎂生成鎂和二氧化硅，二氧化硅和氧化鈣形成爐渣硅酸鈣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MgO+Si2Mg↑+SiO2、SiO2+CaOCaSiO3；（3）還原爐中抽空氣到近似真空的原因是防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化。