题目内容

10．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，Fe2O3等）提取Al2O3做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含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于钢材镀铝．工艺流程如下图所示：
（已知：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）

（1）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离．
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．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）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，则铝和氧化铁反应的化学方程式为2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe．
（4）向滤液中通入过量CO2所发生反应的离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-．
（5）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl4-形式存在，则阳极的电极反应式为Al-3e-+4Cl-=AlCl4-．

分析 通过工艺流程可知：铝土矿溶液氢氧化钠溶液，氧化铝与氢氧化钠反应生成可溶性偏铝酸钠溶液，氧化铁不溶，过滤得到偏铝酸钠溶液和氧化铁沉淀，偏铝酸钠溶液中通入足量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤得到氢氧化铝，氢氧化铝受热分解生成氧化铝，电解氧化铝生成金属铝，铁上镀铝，镀件做阴极，镀层金属做阳极．
（1）依据铝性质活泼，容易与氧气反应生成氧化铝，结合氧化铝性质解答；
（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）依据铝热反应写出方程式；
（4）滤液中含有偏铝酸根离子，通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（5）电镀池中镀件金属作阳极，阳极发生氧化反应．

解答 解：（1）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：表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离；
（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：HCl和AlCl3；NaCl；
（3）铝和氧化铁高温反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe；
故答案为：2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe；
（4）滤液中含有偏铝酸根离子，通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的离子方程式AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
故答案为：AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（5）电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应，Al-3e-+4Cl-=AlCl4-，故答案为：Al-3e-+4Cl-=AlCl4-．

点评 本题工艺流程，设计铝制备，工业电镀铝，明确铝及其化合物性质是解题关键，注意电解池工作原理题目难度中等．

练习册系列答案
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20．在下列反应中，浓硫酸既表现强氧化性，又表现酸性的是（　　）
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1．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”不符的是（　　）
选项操作及现象溶液
A通入SO2，溶液不变浑浊，再通CO2，溶液仍不变浑浊BaCl2溶液
B通入足量CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca（ClO）2溶液
C通入SO2，溶液变浑浊，继续通SO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊Ca（OH）2溶液
D通入等物质的量的SO2和Cl2混合气体，溶液无变化，再通SO2，溶液褪色品红溶液
A．AB．BC．CD．D
18．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定．（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4（s）?2ΝΗ3（g）+CO2（g）
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃15.020.025.030.035.0
平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0
平衡气体总
浓度/mol•L-1		2.4×10-33.4×10-34.8×10-36.8×10-39.4×10-3
①不可以判断该分解反应已经达到平衡的是AD．
A．v正（NH3）=2v逆（CO2）                 B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变       D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：K=1.6×10-8（mol•L-1）3．
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将增加（填“增加”、“减少”或“不变”）．
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），熵变△S＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知：NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O，该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH2COO-）随时间的变化趋势如图所示．
⑤计算25.0℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：0.05mol/（L•min）．
5．已知气体的密度与它的摩尔质量成正比．一只气球若放在空气（空气的平均摩尔质量是29g•mol-1）中可静止不动，那么在相同条件下该气球放在下列气体中会下沉的是（　　）
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15．汽车发动机工作时会引发N2和02反应，生成氮氧化物污染环境．其能量变化示意图如下：

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19．已知反应：
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下列结论正确的是（　　）
A．碳的燃烧热110.5 kJ/mol
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