阿尔阔法冶铝是电解无水AlCl3的熔盐混合物制铝.其生产流程如图1(其中虚线是电解Al2O3制铝):2转化为NaOH溶液循环利用,在上述转化中除气体A外.还有Cl2可循环利用．(2)写出Al2O3转化为无水AlCl3的化学方程式2Al2O3+6Cl2+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl3+3CO2,如何� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

18．阿尔阔（Alcoa）法冶铝是电解无水AlCl₃的熔盐混合物制铝，其生产流程如图1（其中虚线是电解Al₂O₃制铝）：

（1）滤液B中加入Ca（OH）₂（填化学式）转化为NaOH溶液循环利用；在上述转化中除气体A外，还有Cl₂可循环利用．
（2）写出Al₂O₃转化为无水AlCl₃的化学方程式2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；如何从反应后的混合气体中分离出无水AlCl₃？冷凝
（3）NaCl-KCl混合盐熔化温度随NaCl的物质的量的分数[x（NaCl）]变化曲线如图2：
①KCl的熔点为771℃；在熔点最低时，NaCl的质量分数为$\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$（列出计算式，不必算出结果）．
②无水AlCl₃在NaCl-KCl熔盐中熔解并电离，经测定此混合熔液中含有大量[AlCl₄]^-，其离子方程式为Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-；此混合熔液的电荷守恒式为n（Na⁺）+n（K⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）+n（AlCl₄^-）；（假设含铝的微粒只有Al³⁺和[AlCl₄]^-）；电解此混合熔液阴极反应为Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-，其原因是氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，优先在阴极得电子；从电解过程来分析阿尔阔法冶铝的优点是NaCl-KCl混合盐易得，节约能源．

分析根据题中流程可知，铝土矿中加氢氧化钠溶液，过滤可得滤液A为偏铝酸钠溶液，滤液A中通入二氧化碳气体后过滤可得固体氢氧化铝和滤液B为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液中加入氢氧化钙可生成氢氧化钠进行循环利用，氢氧化铝固体灼烧生成氧化铝，氧化铝电解得铝，氧化铝与碳和氯气反应生成气体A为二氧化碳和无水氯化铝，无水氯化铝在熔盐条件下电解得气体B为氯气，同时得铝，氯气循环利用，据此答题；

解答解：根据题中流程可知，铝土矿中加氢氧化钠溶液，过滤可得滤液A为偏铝酸钠溶液，滤液A中通入二氧化碳气体后过滤可得固体氢氧化铝和滤液B为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液中加入氢氧化钙可生成氢氧化钠进行循环利用，氢氧化铝固体灼烧生成氧化铝，氧化铝电解得铝，氧化铝与碳和氯气反应生成气体A为二氧化碳和无水氯化铝，无水氯化铝在熔盐条件下电解得气体B为氯气，同时得铝，氯气循环利用，
（1）根据上面的分析可知，滤液B中加入Ca（OH）₂ 转化为NaOH溶液循环利用，在上述转化中除气体A外，还有气体B即Cl₂可循环利用，
故答案为：Ca（OH）₂；Cl₂；
（2）氧化铝与碳和氯气反应生二氧化碳和无水氯化铝，反应方程式为2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂，用冷凝的方法可从反应后的混合气体中分离出无水AlCl₃，
故答案为：2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；冷凝；
（3）①根据NaCl-KCl混合盐熔化温度随NaCl的物质的量的分数[x（NaCl）]变化曲线图可知，KCl的熔点为 771℃，在熔点最低时，NaCl的物质的量的分数为0.506，此时NaCl的质量分数为 $\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$，
故答案为：771℃；$\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$；
②无水AlCl₃在NaCl-KCl熔盐中熔解并电离，经测定此混合熔液中含有大量[AlCl₄]^-，其离子方程式为 Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-，此混合熔液的电荷守恒式为Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-，电解此混合熔液阴极上是氧化性强的阳离子得电子，所以反应为Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-，其原因是氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，优先在阴极得电子；从电解过程来分析阿尔阔法冶铝的优点是NaCl-KCl混合盐易得，节约能源，
故答案为：Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-；n（Na⁺）+n（K⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）+n（AlCl₄^-）；Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-；氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，优先在阴极得电子；NaCl-KCl混合盐易得，节约能源．

点评本题考查了混合物分离、提纯及操作方法的综合应用，题目难度中等，正确理解实验目的及反应原理为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．

练习册系列答案

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已知：①Fe（OH）₃和Fe（OH）₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3.7和9.7．
②Ba（NO₃）₂•H₂O在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小．
（1）在酸溶时使用的质量分数21%HNO₃（密度是1.12g/cm³），则该硝酸的物质的量浓度为3.73mol/L．（保留三位有效数字）
（2）在酸溶时BaSO₃与硝酸发生氧化还原反应，请写出该反应的离子方程式为3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O．
（3）加入适量的X，调节pH=4～5的目的是使Fe³⁺完全沉淀为Fe（OH）₃．该厂结合本厂实际，选用的X为d（填字母代号）．
a．BaCl₂ b．Ba（OH）₂ c．Ba（NO₃）₂ d．BaCO₃
（4）将溶液C经过加热浓缩、冷却结晶、过滤后获得Ba（NO₃）₂•H₂O晶体，在实验室完成过滤操作，需要使用的硅酸盐仪器有烧杯、胶头滴管和漏斗、玻璃棒．
（5）获得Ba（NO₃）₂•H₂O晶体后的母液应循环到容器（填“a”、“b”或“c”）c中．
（6）某溶液中含有CO₃^2-、SO₄^2-等离子，取一定量的该溶液，向其中滴加BaCl₂溶液，当BaCO₃开始沉淀时，溶液中$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=0.022（结果保留两位有效数字），已知K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9．
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6．

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