Question

18．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）下列措施可提高浸取率的是a、d
a．将铝土矿粉碎成粉末与NaOH溶液反应b．增大固、液质量比
c．浸取时间缩短一半d．适当升高温度
（2）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^-
（3）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．
（4）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^-．
（5）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．

Answer 1

分析 铝土矿加入氢氧化钠溶液浸取过滤，赤泥主要成分为氧化铁，滤液中含有偏铝酸钠，加入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，焙烧得到氧化铝，氧化铝电解得到粗铝，粗铝在坩埚中精炼高温通入氯气，将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去，得到高纯铝液，气体冷却得到氯化铝固体，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，通过电镀在表面镀铝，以此解答该题．

解答 解：（1）为固体和溶液的反应，增大反应速率，可增大溶液浓度、升高温度以及增大固体的表面积，只有a、d符合，故答案为：a、d；
（2）滤液中含有偏铝酸钠，通入过量CO₂所发生反应的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）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；
（4）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^-；
（5）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．

点评 本题工艺流程，为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生的分析能力和实验能力，题目涉及铝制备，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．