Question

7．如圖是用鋁土礦（主要成分為氧化鋁，含有雜質(zhì)氧化鐵）傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程圖．結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖回答下列問題：

（1）鋁土礦加入氫氧化鈉溶液前先粉碎，目的是增大接觸面積，提高反應(yīng)速率，提高原料浸出率（或轉(zhuǎn)化率），沉淀A除了能用于金屬冶煉外，還可以作顏料或防銹油漆等（寫一種用途）．
（2）完成下列反應(yīng)：鋁土礦與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；溶液B通入足量CO₂的化學(xué)方程式CO₂+NaAlO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（3）石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品碳素材料（填物質(zhì)名稱）作電解鋁的陰極和陽(yáng)極材料．
（4）在金屬鋁的冶煉中加入冰晶石（Na₃AlF₆）和氟化鈣的目的是降低Al₂O₃的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗．
（5）冰晶石能在堿性溶液中分解，寫出冰晶石與足量NaOH溶液反應(yīng)生成兩種鈉鹽的化學(xué)方程式Na₃AlF₆+4NaOH═6NaF+NaAlO₂+2H₂O．
（6）已知生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能為1.8x10⁶J，9g鋁制飲料罐可回收能量為0.2kJ，則鋁制飲料罐的熱回收效率η=0.033%．（熱回收效率=回收能量/生產(chǎn)耗能 ）

Answer 1

分析 傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程為：鋁土礦（主要成分為氧化鋁，含有雜質(zhì)氧化鐵），鋁土礦中加入氫氧化鈉溶液，過濾，氧化鋁溶解生成溶液B為偏鋁酸鈉溶液，沉淀A為氧化鐵，偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳，過濾得氫氧化鋁，氫氧化鋁受熱分解得氧化鋁，螢石主要成分為氟化鈣，螢石中加入冰晶石和氟化鈣，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，電解氧化鋁得到鋁和氧氣，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，電解得到鋁錠，據(jù)此答題．

解答 解：傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程為：鋁土礦（主要成分為氧化鋁，含有雜質(zhì)氧化鐵），鋁土礦中加入氫氧化鈉溶液，過濾，氧化鋁溶解生成溶液B為偏鋁酸鈉溶液，沉淀A為氧化鐵，偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳，過濾得氫氧化鋁，氫氧化鋁受熱分解得氧化鋁，螢石主要成分為氟化鈣，螢石中加入冰晶石和氟化鈣，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，電解氧化鋁得到鋁和氧氣，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，電解得到鋁錠，
（1）鋁土礦加入氫氧化鈉溶液前先粉碎，目的是增大接觸面積，提高反應(yīng)速率，提高原料浸出率（或轉(zhuǎn)化率），沉淀A為氧化鐵，氧化鐵除了能用于金屬冶煉外，還可以作顏料或防銹油漆等，
故答案為：增大接觸面積，提高反應(yīng)速率，提高原料浸出率（或轉(zhuǎn)化率）；作顏料或防銹油漆等；
（2）鋁土礦中加入氫氧化鈉溶液，氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，溶液B為偏鋁酸鈉溶液，溶液B通入足量CO₂生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CO₂+NaAlO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；CO₂+NaAlO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（3）石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中碳素材料作電解鋁的陰極和陽(yáng)極材料，
故答案為：碳素材料；
（4）Al₂O₃屬于離子晶體，熔點(diǎn)較高，加入冰晶石和氟化鈣，熔融的冰晶石和氟化鈣能溶解Al₂O₃晶體，所以其在電解冶煉鋁時(shí)被用作助熔劑，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，在金屬鋁的冶煉中加入冰晶石和氟化鈣的目的是降低Al₂O₃的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗；
故答案為：降低Al₂O₃的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗；
（5）冰晶石與足量NaOH溶液反應(yīng)生成兩種鈉鹽分別為偏鋁酸鈉和氟化鈉，結(jié)合原則守恒配平書寫化學(xué)方程式為：Na₃AlF₆+4NaOH═6NaF+NaAlO₂+2H₂O；
故答案為：Na₃AlF₆+4NaOH═6NaF+NaAlO₂+2H₂O；
（6）已知生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能為1.8×10⁶J，9g鋁制飲料罐可回收能量為0.2kJ，生產(chǎn)9g鋁制飲料罐消耗的電能=$\frac{9g}{27g/mol}$×1.8×10³KJ，則鋁制飲料罐的熱回收效率η=$\frac{回收能量}{生產(chǎn)耗能}$×100%=$\frac{0.2KJ}{\frac{9}{27}×1.8×1{0}^{3}KJ}$×100%=0.033%，
故答案為：0.033%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程、電解原理等，題目難度中等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生基本扎實(shí)的據(jù)此與運(yùn)用知識(shí)分析解決問題的能力．注意復(fù)雜離子方程式和化學(xué)方程式的書寫方法應(yīng)用．