Question

（14分）工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，F(xiàn)e2O3等)提取Al2O3作冶煉鋁的原料，由熔鹽電解法獲得的粗鋁中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。工藝流程如下圖所示：

(已知：NaCl熔點為801℃；AlCl3在181℃升華)

（1）赤泥中的主要成分是 （化學式）；向濾液中通入過量CO2所發(fā)生反應的離子方程式為 。

（2）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產(chǎn)生新的雜質(zhì)，則鋁和氧化鐵反應的化學方程式為 。

（3）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去。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________。

（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlCl4－形式存在，則陽極的電極反應式為_____________。

（5）鋼材鍍鋁后，抗腐蝕性能會大大增強，其原因是_____________。

Answer 1

（1）Fe2O3 ； AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—

（2）Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe；（3）HCl和AlCl3；NaCl ；（4）Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-

（5）表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質(zhì)溶液與內(nèi)層金屬隔離

【解析】

試題分析：（1）鋁土礦的主要成分為Al2O3，F(xiàn)e2O3，當向其中加入NaOH溶液時Al2O3發(fā)生反應Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+2H2O；產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)，而Fe2O3不能在水中溶解，沉在容器的底部，成為陽極泥。所以赤泥中的主要成分是Fe2O3；向濾液中通入過量CO2所發(fā)生反應的離子方程式是AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—；（2）鋁和氧化鐵在高溫下發(fā)生鋁熱反應，反應的化學方程式為Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe；（3）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去。當通入氯氣時，氣泡的主要成分除Cl2外還含有Al與Cl2反應產(chǎn)生的AlCl3及表面水分反應產(chǎn)生的HCl。固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，由于Al2O3是從NaOH溶液中過濾出來的，表面有NaOH雜質(zhì)，當通入Cl2是發(fā)生反應產(chǎn)生NaCl，所以浮渣中肯定存在NaCl。（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlCl4－形式存在，則陽極發(fā)生氧化反應，該電極的電極反應式為Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-；（5）鋼材鍍鋁后，抗腐蝕性能會大大增強，其原因是表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質(zhì)溶液與內(nèi)層金屬隔離。

考點：考查電解反應原理的應用、鋁熱反應、鋁元素的電子及化合物的性質(zhì)、金屬的腐蝕與保護的知識。