Question

【题目】下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，结合铝生产的流程图解答下列各题：

（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：(用化学方程式表示)。
（4）工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2 ， 电解反应方程式为 ， 镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物。

Answer 1

【答案】
（1）Al2O3；碳素材料
（2）加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
（3）C＋O2 CO2
（4）MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑；因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，电解MgCl2耗能少。AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离
【解析】(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3 ， 另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏的固体物质的成分为碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。(2)纯净Al2O3的熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，若采用纯净的Al2O3进行电解，则加热熔融需要耗费大量的能量，所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)助熔。(3)工业冶炼铝的关键操作是电解，电解时阳极发生氧化反应，熔融物中的O2－失电子，生成O2 ， 在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应，在高温条件下生成CO2。(4)因为MgCl2为离子化合物，熔融时能发生电离；AlCl3为共价化合物，熔融时不发生电离；再者MgO熔点很高，很难熔化，耗能太大。