Question

【题目】单质铝应用极为广泛，从铝土矿中提取铝主要分以下三个阶段，根据要求回答相关问题

（1）铝土矿的提纯：铝土矿主要成分是Al2O3(含有Fe2O3、SiO2等杂质)，提纯流程如下图所示：

①在用NaOH溶液母液浸提过程中需研碎、湿磨，其目的是______________________________。

②向溶液a中通入过量CO2，所得不溶物煅烧后也可得Al2O3，该方法的缺点是___________________________________________________。

（2）制备无水氯化铝

其反应为：2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2

③为促进该反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原理是_____________________________。

（3）电解制取铝

目前可低温电解AlCl3熔盐得到金属铝纯的无水氯化铝熔点190℃，沸点180℃，其导电性如图：

①从图中可知，AlCl3熔融液导电能力___________________________。

②但若在AlCl3中加入NaCl，使形成共融物，将AlCl3制成离子型液体，导电能力增强，熔融液中存在的阴离子是Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-，请写AlCl3加入NaCl后形成离子型液体的两个离子方程式：AlCl3+ Cl-=AlCl4-、及平衡________________________________。

③电解时，阳极主要是AlCl4-放电，其电极反应为__________________________________。

④为保证电解进行，熔融液主要离子是AlCl4-、Al2Cl7-，则n(AlCl3)∶n(NaCl)应大于________。

Answer 1

【答案】 增大接触面积，加快反应速率 会使制得的Al2O3中混有SiO2杂质 焦炭与反应产生的O2产生CO2和CO，使O2浓度降低，平衡向右移动，提高转化率 导电能力差，无法电解产生铝单质 2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl- 4 A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑ 3∶2

【解析】试题分析：（1）①研碎、湿磨，能增大接触面积；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3与CO2反应生成氢氧化铝沉淀、硅酸沉淀；（2）③加入焦炭，与反应产生的O2产生CO2和CO；（3）①无水氯化铝熔点190℃，根据图示，大于190℃时，熔融液导电能力差；②根据电荷守恒、元素守恒书写Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-体系中的离子方程式；③电解时，阳极是AlCl4-放电生成Al2Cl7-和氯气；④根据电解总反应 ，实质是电解氯化铝；

解析：（1）①研碎、湿磨，能增大接触面积，加快反应速率；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3与CO2反应生成氢氧化铝沉淀、硅酸沉淀，灼烧氢氧化铝、硅酸生成Al2O3、SiO2，所以缺点是制得的Al2O3中混有SiO2杂质；（2）③加入焦炭，与反应产生的O2产生CO2和CO，使2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2，使O2浓度降低，平衡向右移动，提高转化率，所以实际生产中需加入焦炭；（3）①无水氯化铝熔点190℃，根据图示，大于190℃时，熔融液导电能力差，所以无法电解产生铝单质；②根据电荷守恒、元素守恒，Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-体系中的离子方程式是2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl-；③电解时，阳极是AlCl4-放电生成Al2Cl7-和氯气，阳极反应式是4A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑；④根据电解总反应 ，实质是电解氯化铝，为保证电解进行，n(AlCl3)∶n(NaCl)应大于3:2。