题目内容
铝可以从铝土矿中获取，铝土矿是不纯净的铝的氧化物（杂质为Fe2O3和SiO2），它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。（1）试说明回收铝的过程中存在的困难。
（2）为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？
（3）常温下，SiO2同强碱或强酸是很难反应的，现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案，用化学方程式表示提纯的过程。
（4）制取1 mol Al理论上需要多少库仑的电量（已知1 mol电子电量约为105C）？
（5）假定用6 V的直流电源进行电解，制2.7吨铝需要多少千焦的电能？（请列式并计算）
（6）在1.01×105 Pa，27 ℃时，每生产1 mol Al，理论上在阳极生成O2的体积为多少升？（请列式并计算）
（7）如果每度电的费用为0.60元，试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元。（1度电=3 600 kJ）（请列式计算）
思路解析：（1）回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环境意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较高；③铝同其他废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门的机构。
（2）因为金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。
（3）因为Fe2O3和SiO2与强碱都不反应，因此可把铝土矿溶于强碱溶液中，过滤除去杂质，即得到偏铝酸钠溶液，往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应，所以要得到较多的沉淀，最好加弱酸，方程式表示为：
①Al2O3+2NaOH
2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+CO2+2H2OAl（OH）3↓+NaHCO3
③2Al（OH）3Al2O3+3H2O
（4）这是一个涉及氧化还原反应的问题。氧化铝要被还原成单质铝，化合价必须从+3降低到0，即要得到1 mol Al必须转移3 mol的电子，所需电量为3×105 C。
（5）直接代入物理有关电能的计算公式，可得：2.7×106/27×3×105×6×10-3 kJ=1.8×108 kJ。
（6）根据电解方程：2Al2O34Al+3O2↑，每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O2，由于此状态是非标准状态，要求氧气的体积还要进行体积的转化。300×0.75 mol×22.4 L·mol-1/273=18.5 L。
（7）1×106/27×3×105×6×10-3/3 600×0.6=11 000（元）。
答案：（1）回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环境意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较高；③铝同其他废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门的机构。（2）金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。（3）①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O；②NaAlO2+CO2+2H2OAl（OH）3↓+NaHCO3；③2Al（OH）3Al2O3+3H2O。（4）3×105 C （5）1.8×108 kJ （6）18.5 L （7）11 000元
