Question

（2011?广东）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝．工艺流程如下：

（注：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①

2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe

和②

4Al+3SiO₂═3Si+2Al₂O₃

（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去．气泡的主要成分除Cl₂外还含有

H₂、HCl、AlCl₃

；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在

NaCl

（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为

Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O

（4）镀铝电解池中，金属铝为

阳极

极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl₄^- 和Al₂Cl₇^-形式存在，铝电极的主要电极反应式为

Al-3e^-+7AlCl₄^-=4Al₂Cl₇^-

（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是

致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的O₂、CO₂和H₂O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生

．

Answer 1

分析：（1）根据氧化铁和石英砂（主要成分是二氧化硅）能分别与铝发生置换反应来书写方程式；
（2）根据题中信息：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华，在结合物质之间的反应来分析；
（3）酸性气体能和强碱反应，用烧碱来处理尾气；
（4）电镀池中镀件金属作阳极，金属发生氧化反应；
（5）根据氧化铝的性质来回答．

解答：解：（1）氧化铁和二氧化硅分别与铝发生的是置换反应（单质和化合物发生反应生成新单质和化合物的反应），即2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe，4Al+3SiO₂═3Si+2Al₂O₃，故答案为：2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe；4Al+3SiO₂═3Si+2Al₂O₃；
（2）粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，其中氯化钠熔点为801℃，较高，是固态杂质随气泡上浮，气泡的主要成分除Cl₂外还含有H₂、HCl、AlCl₃，故答案为：H₂、HCl、AlCl₃；NaCl；
（3）A中有氯气以及氯化氢，均能和烧碱反应，用于尾气处理，实质为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O；
（4）电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应，故答案为：阳极；Al-3e^-+7AlCl₄^-=4Al₂Cl₇^-；
（5）铝金属表面形成的致密氧化铝膜具有保护作用，致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的O₂、CO₂和H₂O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生，故答案为：致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的O₂、CO₂和H₂O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生．

点评：本题是一道有关金属的工业制备知识题目，考查角度广，难度较大．