题目内容
阅读下面材料,并回答问题:铝可以从铝土矿中获取。铝土矿是不纯净的铝的氧化物(杂质为Fe2O3和SiO2),它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有的速度,我们获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来,保护现有自然资源和对非再生资源的再利用,是值得我们考虑的。但废物回收仍有相当大的难度,其关键的因素主要涉及旧金属的收集、与其它废物的分离,回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等(已知1mol电子电量约为105C)。
(1)试说明回收铝的过程中存在的困难 。
(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多?
(3)常温下,SiO2与强碱或强酸是很难反应的。现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氨气、二氧化碳和水从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案。用化学方程式表示。
(4)假定用6V直流电源供电进行电解,制2.7吨Al需要多少kJ的电能?
(5)如果每度电的费用为0.60元,试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元?
(1)①人们的环境意识薄弱;②回收和提炼金属的费用较高;③铝同其它废物的分离较困难;④铝本身价值并不高;⑤旧金属的收集缺乏专门机构。
(2)因为金比铝的价值要高,另一方面,金活动性弱,容易回收。
(3)①Al2O3+2NaOH+3H2O
2Na[Al(OH)4];②Na[Al(OH)4]+CO2
Al(OH)3↓+NaHCO3
③2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。(4)1.8×108kJ (5)1.1×104元
解析:
(1)回收铝的过程中存在的困难很多,主要从以下几个方面考虑:①旧金属的收集;②与其它废物的分离;③回收和提炼金属的费用;④金属本身的价值;⑤人们的环境意识。(2)黄金是贵重金属,并且不容易腐蚀变质,因此容易回收,而铝相对来说,价格较低,且容易被腐蚀,回收较为困难。(3)根据题意,可以将在铝土矿加入足量NaOH溶液,氧化铝溶解而Fe2O3和SiO2不溶解,过滤后在滤液中通入足量的二氧化碳气体生成Al(OH)3,过滤后加热使Al(OH)3分解便得Al2O3。(4)2.7吨Al的物质的量为2.7×106 g÷27 g/mol=1.0×105 mol;则制2.7吨Al需要的电量为1.0×105×3×105C=3.0×1010C;需要的电能为:3.0×1010×6×10-3kJ=1.8×108kJ。(5)1×106/27×3×105×6×10-3/3600×0.6=1.1×104元。