题目内容

【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___________________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。

其中,离子交换膜使用的是__________(阳离子交换膜、阴离子交换膜),阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。

【答案】 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 减小 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 阳离子交换膜 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ H2 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

【解析】本题主要考查对于“以铝土矿为原料制备铝的一种工艺流程”的评价。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,++H2OAl(OH)3↓+,水解程度:>,溶液的pH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,原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化。

(4)需要限制阴离子OH-移动,所以离子交换膜使用的是阳离子交换膜,阳极的电极反应式为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑,阴极产生的物质A的化学式为H2。

(5)在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。

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