Question

据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知．原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失．
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

请回答：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是

 

（填化学式）．石油炼制和煤的干馏产品

 

（填物质名称）作电解铝的阴极和阳极材料．
（2）氧化铝熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是

 

．
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：

 

（用化学方程式表示）．
（4）工业上制取金属镁时是电解MgCl₂，电解反应方程式为

 

，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？原因是：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理,金属冶炼的一般原理

专题：实验设计题,电化学专题,元素及其化合物

分析：传统的工业生产金属铝的基本流程为：萤石主要成分为氟化钙，萤石中加入冰晶石和氟化钙，降低三氧二化铝熔化时所需的温度，电解氧化铝得到铝和氧气，石油炼制和煤的干馏产品中石墨（或碳）可以作为惰性电极电解冶炼铝，电解得到的铝净化、澄清铸锭．
（1）工业上用氧化铝冶炼金属铝，据此确定铝土矿的成分；冶炼铝的电解槽中的阴极和阳极材料均为惰性电极；
（2）冰晶石能溶解Al₂O₃晶体，被用作助熔剂；
（3）在高温条件下，碳被氧化成一氧化碳；
（4）工业上用电解熔融的MgCl₂制备金属镁，电解熔融的氯化镁生成镁与氯气；铝和镁均为活泼金属，利用电解原理制备，但氯化铝为共价化合物不导电，氧化镁熔点高．

解答： 解：传统的工业生产金属铝的基本流程为：萤石主要成分为氟化钙，萤石中加入冰晶石和氟化钙，降低三氧二化铝熔化时所需的温度，电解氧化铝得到铝和氧气，石油炼制和煤的干馏产品中石墨（或碳）可以作为惰性电极电解冶炼铝，电解得到的铝净化、澄清铸锭．
（1）工业上用电解氧化铝熔融氧化铝的方法冶炼铝，冶炼金属铝时用的主要冶炼是铝土矿，说明铝土矿的主要成分是氧化铝，电解法冶炼金属铝需要使用惰性电极，石油炼制和煤的干馏产品中石墨（或碳）可以作为惰性电极电解冶炼铝，
故答案为：氧化铝；石墨（或碳）；
（2）Al₂O₃属于离子晶体，熔点较高，加入冰晶石和氟化钙，熔融的冰晶石和氟化钙能溶解Al₂O₃晶体，所以其在电解冶炼铝时被用作助熔剂，降低三氧二化铝熔化时所需的温度，
故答案为：加入冰晶石（Na₃AlF₆）和少量CaF₂；
（3）在冶炼过程中，阳极材料碳被氧气氧化成一氧化碳，反应为2C+O₂

高温  .

2CO，所以需定期地进行更换，
故答案为：2C+O₂

高温  .

2CO；
（4）工业上用电解熔融的MgCl₂制备金属镁，电解熔融的氯化镁生成镁与氯气，反应化学方程式为MgCl₂

电解  .

Mg+Cl₂↑，氧化镁熔点太高，MgCl₂熔点低，熔化时能发生电离而导电，所以用氯化镁电解制镁；AlCl₃是共价化合物，熔化时不能发生电离，所以用氧化铝电解制铝；
故答案为：MgCl₂

电解  .

Mg+Cl₂↑；氧化镁熔点太高，MgCl₂熔点低，熔化时能发生电离而导电，通过电解制得镁，而AlCl₃是共价化合物，熔化时不能发生电离，所以用电解氧化铝的方法制铝．

点评：本题考查化学工艺流程、电解原理等，题目难度中等，理解工艺流程是解题的关键，需要学生基本扎实的据此与运用知识分析解决问题的能力．注意AlCl₃是共价化合物，氧化镁熔点高．