题目内容

某地有丰富的铝土矿和石灰石资源,拟用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼铝,工艺流程如下图所示:

(1)原料A的名称是             ,可循环使用的物质的化学式式为             
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿从直接加入B溶液开始,则最终会对氧化铝的生产产生的影响是       
(3)写步骤③的离子方程式             
(4)步骤⑤是在铝电解槽中进行,电解槽的两极材料均用石墨,写出阴极的电极反应方程式             
(5)工业常用阳极氧化法使铝的表面生成致密的氧化膜。如右图是铝阳极氧化实验装置图:a端是电源的        极。铝片表面形成氧化铝的原理是(用电极方程式表示)                (填“能”或“不能”)用较浓NaCl溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,若不能,请说明理由        
(1)盐酸(或硫酸)(1分)  CaCO3和NaOH(2分)
(2)生成的氧化铝中含有二氧化硅杂质(2分)
(3)2AlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32(2分)(或AlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3
(4)Al3+3eAl(2分)
(5)正(1分)   2Al-6e+3H2OAl2O3+6H(2分) 不能(1分)  若用NaCl溶液代替硫酸,阳极会有Cl放电产生Cl2,无法使其表面生成致密的氧化膜(其他合理答案均给分,2分) 

试题分析:(1)SiO2和盐酸不反应,Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀。由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2.步骤②应加入氢氧化钠除去铁离子,将铝离子转化为AlO2,所以滤液①中含有Al3,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2
滤液①中含有Al3、Fe3、Cl、H等,加入氢氧化钠,除去铁离子、氢离子,将铝离子转化为AlO2,滤液2含有AlO2,Cl、Na、,通入二氧化碳将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,所以滤液3中的离子主要有Na、OH、Cl、HCO3,步骤③通入二氧化碳与AlO2反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,CaCO3CaO+CO2↑,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和碳酸氢钠反应,NaHCO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+NaOH+H2O,所以NaOH、CaCO3可再次被利用,即可循环使用。
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,通入二氧化碳会生成硅酸沉淀,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质。
(3)步骤③通入二氧化碳与AlO2反应生成的沉淀为氢氧化铝,二氧化碳少量时离子方程式为2AlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32,二氧化碳过量时离子方程式为AlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3
(4)三氧化铝熔融时电离出O2和Al3,阳离子在阴极放电,所以阴极的电极反应方程式Al3+3eAl。
(5)电解池的阳极材料是铝时,则该电极反应是铝本身失电子的过程,即2Al-6e+3H2OAl2O3+6H,所以a端是电源的正极,阴极发生阳离子的得电子过程,在酸溶液中,为6H+6e3H2。 不能用较浓溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,若用NaCl溶液代替硫酸,阳极会有Cl放电产生Cl2,无法使其表面生成致密的氧化膜(其他合理答案均给分,2分) 
练习册系列答案
相关题目
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)    ΔH1=-90.1 kJ·mol-1
(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH2=-49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应:
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)   ΔH3=-41.1 kJ·mol1
二甲醚合成反应:
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)    ΔH4=-24.5 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含Cu­Zn­Al­O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。

(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________________个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=_______________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h=3.6×106 J)。

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