题目内容

20．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，Fe2O3等）提取Al2O3作冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如图所示：（已知：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）

（1）赤泥中的主要成分是Fe2O3（化学式）；向滤液中通入过量CO2所发生反应的离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-．
（2）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，则铝和氧化铁反应的化学方程式为Fe2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe．
（3）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3．固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在NaCl．
（4）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl4-形式存在，则阳极的电极反应式为Al-3e-+4Cl-=AlCl4-．
（5）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离．

分析 氢氧化钠与氧化铁不反应，流程分析可知，铝土矿加入氢氧化钠溶液浸取过滤，滤渣为氧化铁，滤液中加入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，焙烧得到氧化铝，氧化铝电解得到粗铝，粗铝在坩埚中精炼高温通入氯气，将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去，得到高纯铝液，气体冷却得到氯化铝固体，镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl4-形式存在，通过电镀在表面镀铝．
（1）滤液中含有偏铝酸钠，通入过量CO2发生反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子；
（2）根据氧化铁和石英砂（主要成分是二氧化硅）能分别与铝发生置换反应来书写方程式；
（3）根据题中信息：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华，在结合物质之间的反应来分析；
（4）电镀池中镀件金属作阳极，金属发生氧化反应；
（5）根据氧化铝的性质来回答．

解答 解：（1）氢氧化钠与氧化铁不反应，所以赤泥中的主要成分是Fe2O3，滤液中含有偏铝酸钠，通入过量CO2所发生反应的离子方程式为：AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
故答案为：Fe2O3；AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（2）氧化铁和二氧化硅分别与铝发生的是置换反应（单质和化合物发生反应生成新单质和化合物的反应），即铝和氧化铁高温反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe；
故答案为：2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe；
（3）粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，其中氯化钠熔点为801℃，较高，是固态杂质随气泡上浮，气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl、AlCl3；
故答案为：HCl、AlCl3；NaCl；
（4）电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应，Al-3e-+4Cl-=AlCl4-；
故答案为：阳极；Al-3e-+4Cl-=AlCl4-；
（5）铝金属表面形成的致密氧化铝膜具有保护作用，致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生；
故答案为：表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离．

点评 本题是一道有关金属的工业制备知识题目，考查角度广，掌握相关物质性质和试剂作用于产物的判断是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
10．二甲醚（CH3OCH3）是一种绿色、可再生的新能源．下图是绿色电源“燃料电池”的工作原理示意图（a、b均为多孔性Pt电极）．该电池工作时，下列说法错误的是（　　）
A．a电极为该电池负极
B．O2在b电极上得电子，被氧化
C．电池工作时，a电极反应式：CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2↑+12H+
D．电池工作时，燃料电池内部H+从a电极移向b电极
11．已知：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题：

①图中X溶液是FeCl3；
②Cu电极上发生的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；
③原电池工作时，盐桥中的K+（填“K+”或“Cl-”）不断进入X溶液中．
（2）将上述反应设计成的电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是负极；
②图丙中的②线是Fe2+的变化．
③当电子转移为2mol时，溶解铜的质量为64g．
（3）铁的重要化合物高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点．
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na2FeO4+3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe（OH）3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
③你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是BC．
A．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
B．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
C．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe3+，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质．
8．不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是（　　）
A．加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水中
B．在这两种物质的溶液中加入CaCl2溶液
C．在等物质的量浓度的两种物质的溶液中分别滴加稀盐酸
D．在这两种物质的溶液中加入少量澄清的石灰水
15．下列离子方程式，正确的是（　　）
A．用小苏打治疗胃酸过多：2H++CO32-═H2O+CO2↑
B．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3++4NH3•H2O═AlO2-+4NH4++2H2O
C．向NaHSO4溶液中滴加Ba（OH）2溶液至恰好为中性：2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O
D．碳酸氢钠溶液与过量的氢氧化钙溶液：Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+CO32-+2H2O
5．下列表示对应化学反应或过程的离子方程式正确的是（　　）
A．铜片插入硝酸银溶液中：Cu+Ag+═Cu2++Ag
B．碳酸氢钙与过量的NaOH溶液反应Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+2H2O+CO32-
C．用石墨作电极电解AlCl3溶液：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ Cl2↑+H2↑+2OH-
D．FeCl3溶液用于蚀刻印刷电路：Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+
12．据报道，某些花岗岩会产生放射性的氡（${\;}_{86}^{222}$Rn），对人体产生伤害．请回答：
（1）该原子的质量数是222，质子数是86，中子数是136．
（2）请将以下Rn的原子结构示意图补全．
（3）请根据Rn的原子结构预测氡气的化学性质：
A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应  
B．比较活泼，能与钠等金属反应
C．不太活泼，与氮气性质相似   
D．很难与其它物质发生反应
你选择D选项，理由是Rn原子最外层电子数已达到8电子稳定结构，氡气很稳定．
（4）研究发现，镭能衰变为${\;}_{86}^{222}$Rn，故称${\;}_{86}^{222}$Rn为镭射气；钍能衰变为${\;}_{86}^{222}$Rn，故将${\;}_{86}^{222}$Rn称为钍射气；锕能衰变为${\;}_{86}^{219}$Rn，故将${\;}_{86}^{219}$Rn称为锕射气．${\;}_{86}^{222}$Rn、${\;}_{86}^{220}$Rn、${\;}_{86}^{219}$Rn是AB（填字母序号）．
A．同种元素  B．同位素   C．同种核素  D．同种原子．
9．下列元素中，属于第ⅠA族的是（　　）
A．MgB．PC．LiD．S
10．（1）已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ热量，反应方程式是2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）
请回答下列问题：
①该反应的生成物能量总和小于（填“大于”、“小于”或“等于”）反应物能量总和．
②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量＜（填“＞”、“＜”或“=”）572kJ．
③与化石燃料相比，利用氢能源有很多优点，请说出其中一点热值高，无污染．
（2）FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸．已知25℃、101kPa时：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H1=-197kJ•mol-1；
H2O（g）═H2O（l）△H2=-44kJ•mol-1；
2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）═2H2SO4（l）△H3=-545kJ•mol-1
则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是SO3（g）+H2O（g）=H2SO4（l）△H3=-152kJ/mol．
（3）已知下列反应的热化学方程式：
6C（s）+5H2（g）+3N2（g）+9O2（g）═2C3H5（ONO2）3（l）△H1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H3
则反应4C3H5（ONO2）3（l）═12CO2（g）+10H2O（g）+O2（g）+6N2（g）的△H为12△H3+5△H2-2△H1．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网