Question

【题目】铝是应用广泛的金属。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为___。

（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH___（填“增大”、“不变”或“减小”)。

（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___。冰晶石的作用是___。

（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阴极产生的物质A的化学式为___；电解时，若阴极生成标况下44.8L的A，则阳极产生NaHCO3的质量为___g。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2- 减小 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 作助熔剂，降低电解液工作时的温度 H2 336

【解析】

结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的Al2O3和SiO2可与强碱溶液反应，二氧化硅和强碱溶液反应后转化为沉淀，氧化铝和氢氧化钠反应后得到可溶于水的偏铝酸钠，过滤后，滤液中的NaAlO2与NaHCO3反应生成氢氧化铝沉淀和Na2CO3，氢氧化铝经灼烧后得到Al2O3，最后电解熔融的Al2O3得到铝。Na2CO3溶液经电解后可以再生成NaHCO3和NaOH进行循环利用，据此分析解答。

(1)“碱溶”时，铝土矿中的Al2O3和SiO2能够与氢氧化钠反应，其中生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2-，故答案为：Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2-；

(2)“过滤Ⅰ”所得滤液中主要含有偏铝酸钠和氢氧化钠，加入NaHCO3溶液，三者反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，溶液的碱性减弱，pH减小，故答案为：减小；

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中，阳极上生成氧气，能够氧化石墨生成二氧化碳，因此作阳极的石墨易消耗。氧化铝的熔点很高，加入冰晶石，冰晶石作助熔剂，可以降低电解液工作时的温度，故答案为：石墨电极被阳极上产生的氧气氧化；作助熔剂，降低电解液工作时的温度；

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，阳极上是溶液中的氢氧根离子放电生成氧气4OH--4e－＝2H2O＋O2↑，阴极上是溶液中的氢离子放电生成氢气，2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-；若阴极生成标况下44.8L的氢气，氢气的物质的量为=2mol，转移4mol电子，阳极上有4mol氢氧根离子放电，则阳极产生4molNaHCO3，质量为4mol×84g/mol=336g，故答案为：H2；336。