Question

14．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于刚才镀铝．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①2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe和②4Al+3SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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，所发生反应的例子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O．
（4）钢材镀铝后能防止钢材腐蚀，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
（5）铝与过量NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．反应后溶液中通入过量CO₂，所发生反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 粗铝700°C通入氯气在坩埚中精炼，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，除渣得到高纯铝液和尾气，高纯铝液冷却得到高纯铝锭，尾气冷凝得到气体A为Cl₂，废碱液回收得到回收液；B固体加入氯化钠氯化钾加热得到熔融盐电镀得到镀铝制品，
（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）铝金属表面形成的致密氧化铝膜具有保护作用；
（5）铝与过量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，偏铝酸钠溶液中通入过量CO₂，会生成氢氧化铝沉淀，据此答题；

解答 解：粗铝700°C通入氯气在坩埚中精炼，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，除渣得到高纯铝液和尾气，高纯铝液冷却得到高纯铝锭，尾气冷凝得到气体A为Cl₂，废碱液回收得到回收液；B固体加入氯化钠氯化钾加热得到熔融盐电镀得到镀铝制品，
（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$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，4Al+3SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Si+2Al₂O₃，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；4Al+3SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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）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；
（5）铝与过量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，偏铝酸钠溶液中通入过量CO₂，会生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查了物质分离提纯的流程分析判断，物质性质和试剂作用于产物的判断是解题关键，是一道有关金属的工业制备知识题目，考查角度广，难度中等．