Question

【題目】由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)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：

(注：NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl3在181℃升華)

（1）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為①________和②________。

（2）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有________；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。

（3）在用廢堿液處理氣體A的過程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________。

（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為________極，熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為___________________________。

（5）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是___________________。

Answer 1

【答案】（1）①2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe；②4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si；（2）HCl和AlCl3；NaCl；（3）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 、H＋＋OH－===H2O；（4）陽，Al＋4Cl－－3e－===AlCl4－2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl7－；（5）氧化膜能隔絕空氣，阻礙鋼材被腐蝕。

【解析】試題分析：（1）①Al的金屬性強(qiáng)于鐵，和氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)，2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，石英砂的成分是SiO2，能與Al發(fā)生置換反應(yīng)，因此反應(yīng)是4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si；（2）粗鋁中含有一定量的金屬鈉和氫氣，H2＋Cl2=2HCl，2Na＋Cl2=2NaCl，2Al＋3Cl2=2AlCl3，AlCl3易升華，因此除氯氣外還含有HCl和AlCl3(g)；NaCl熔點(diǎn)是801℃，而此時(shí)的溫度是700℃，濾渣中為NaCl；（3）根據(jù)（2）的分析，以及流程，則氣體A為Cl2和HCl，H＋OH－=H2O，Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O；（4）既然是鍍鋁，所以鋁必須作陽極，由于熔融鹽中鋁元素和氯元素主要以AlCl4－和Al2Cl7－形式存在，所以陽極的電極反應(yīng)式為Al＋4Cl－－3e－===AlCl4－，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl7－；（5）鋁在空氣中易形成一層致密而堅(jiān)固的氧化膜，它能阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)被氧化，起到防腐蝕保護(hù)作用。