Question

【題目】金屬鋁用途廣泛，工業(yè)上利用鋁礬土礦(主要成分是Al2O3)制備金屬鋁。

(1)首先獲得純凈的Al2O3，其工藝流程如圖：

①濾液中通入過量CO2時主要反應(yīng)的離子方程式是___。

②煅燒生成氧化鋁的化學(xué)方程式是___。

(2)將Al2O3溶解于熔融的冰晶石(助熔劑)中，以碳素材料為陰極，石墨棒為陽極，進(jìn)行電解。

①下列關(guān)于Al2O3的說法正確的是___(填字母)。

A. Al2O3屬于電解質(zhì) B. Al2O3屬于離子化合物

C. Al2O3屬于堿性氧化物 D. Al2O3的熔點(diǎn)低，可作耐火材料

②陽極石墨棒需要不斷補(bǔ)充，寫出電極反應(yīng)式并簡述其原因：________。

Answer 1

【答案】AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓ 2Al(OH)3Al2O3+3H2O AB 陽極反應(yīng)式是2O2--4e-=O2↑，在高溫條件下，反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣會與石墨反應(yīng)生成CO2氣體而不斷消耗陽極材料，故陽極應(yīng)不斷補(bǔ)充。

【解析】

(1)氧化鋁為兩性氧化物，鋁礬土礦加入氫氧化鈉溶液，氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的偏鋁酸鈉，將不能反應(yīng)的雜質(zhì)過濾除去，然后向?yàn)V液中通入過量的二氧化碳可生成氫氧化鋁沉淀，將沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥得純凈Al(OH)3，Al(OH)3煅燒可得到Al2O3；

(2) Al2O3為離子化合物，在熔融狀態(tài)下可導(dǎo)電，Al2O3可用于冶煉鋁，電解時，單質(zhì)鋁在陰極生成，陽極生成O2，如用石墨作陽極，則氧氣與碳反應(yīng)生成二氧化碳而不斷消耗，應(yīng)不斷補(bǔ)充。

(1)①濾液中含有NaAlO2，向偏鋁酸鈉溶液中通入足量二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，同時生成碳酸氫根離子，反應(yīng)的離子方程式為AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓；

②Al(OH)3不穩(wěn)定，加熱分解生成氧化鋁和水，反應(yīng)的方程式為2Al(OH)3Al2O3+3H2O；

(2)①A. Al2O3在熔融狀態(tài)下能夠電離產(chǎn)生Al3+、O2-，因而在熔融狀態(tài)下可導(dǎo)電，所以Al2O3屬于電解質(zhì)，A正確；

B. Al2O3在熔融狀態(tài)可斷裂離子鍵，能夠電離產(chǎn)生Al3+、O2-，所以Al2O3是離子化合物，B正確；

C. Al2O3既能與酸反應(yīng)產(chǎn)生鹽和水，也能與堿反應(yīng)產(chǎn)生鹽和水，所以Al2O3屬于兩性氧化物，C錯誤；

D. Al2O3的離子之間以強(qiáng)烈的離子鍵結(jié)合，斷裂消耗很高能量，所以Al2O3的熔點(diǎn)很高，故可作耐火材料，D錯誤；

故合理選項(xiàng)是AB；

②電解時Al3+在陰極得到電子變?yōu)閱钨|(zhì)Al，所以金屬鋁在陰極生成；O2-在陽極失去電子變?yōu)?/span>O2產(chǎn)生，陽極反應(yīng)式是2O2--4e-=O2↑，如用石墨作陽極，則反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣會與陽極上的碳反應(yīng)生成CO2氣體而不斷消耗，故陽極石墨應(yīng)不斷補(bǔ)充。