Question

【題目】單質(zhì)鋁應(yīng)用極為廣泛，從鋁土礦中提取鋁主要分以下三個(gè)階段，根據(jù)要求回答相關(guān)問題

（1）鋁土礦的提純：鋁土礦主要成分是Al2O3(含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))，提純流程如下圖所示：

①在用NaOH溶液母液浸提過程中需研碎、濕磨，其目的是______________________________。

②向溶液a中通入過量CO2，所得不溶物煅燒后也可得Al2O3，該方法的缺點(diǎn)是___________________________________________________。

（2）制備無水氯化鋁

其反應(yīng)為：2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2

③為促進(jìn)該反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)際生產(chǎn)中需加入焦炭，其原理是_____________________________。

（3）電解制取鋁

目前可低溫電解AlCl3熔鹽得到金屬鋁純的無水氯化鋁熔點(diǎn)190℃，沸點(diǎn)180℃，其導(dǎo)電性如圖：

①從圖中可知，AlCl3熔融液導(dǎo)電能力___________________________。

②但若在AlCl3中加入NaCl，使形成共融物，將AlCl3制成離子型液體，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，熔融液中存在的陰離子是Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-，請(qǐng)寫AlCl3加入NaCl后形成離子型液體的兩個(gè)離子方程式：AlCl3+ Cl-=AlCl4-、及平衡________________________________。

③電解時(shí)，陽極主要是AlCl4-放電，其電極反應(yīng)為__________________________________。

④為保證電解進(jìn)行，熔融液主要離子是AlCl4-、Al2Cl7-，則n(AlCl3)∶n(NaCl)應(yīng)大于________。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 會(huì)使制得的Al2O3中混有SiO2雜質(zhì) 焦炭與反應(yīng)產(chǎn)生的O2產(chǎn)生CO2和CO，使O2濃度降低，平衡向右移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率 導(dǎo)電能力差，無法電解產(chǎn)生鋁單質(zhì) 2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl- 4 A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑ 3∶2

【解析】試題分析：（1）①研碎、濕磨，能增大接觸面積；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3與CO2反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀、硅酸沉淀；（2）③加入焦炭，與反應(yīng)產(chǎn)生的O2產(chǎn)生CO2和CO；（3）①無水氯化鋁熔點(diǎn)190℃，根據(jù)圖示，大于190℃時(shí)，熔融液導(dǎo)電能力差；②根據(jù)電荷守恒、元素守恒書寫Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-體系中的離子方程式；③電解時(shí)，陽極是AlCl4-放電生成Al2Cl7-和氯氣；④根據(jù)電解總反應(yīng) ，實(shí)質(zhì)是電解氯化鋁；

解析：（1）①研碎、濕磨，能增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3與CO2反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀、硅酸沉淀，灼燒氫氧化鋁、硅酸生成Al2O3、SiO2，所以缺點(diǎn)是制得的Al2O3中混有SiO2雜質(zhì)；（2）③加入焦炭，與反應(yīng)產(chǎn)生的O2產(chǎn)生CO2和CO，使2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2，使O2濃度降低，平衡向右移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率，所以實(shí)際生產(chǎn)中需加入焦炭；（3）①無水氯化鋁熔點(diǎn)190℃，根據(jù)圖示，大于190℃時(shí)，熔融液導(dǎo)電能力差，所以無法電解產(chǎn)生鋁單質(zhì)；②根據(jù)電荷守恒、元素守恒，Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-體系中的離子方程式是2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl-；③電解時(shí)，陽極是AlCl4-放電生成Al2Cl7-和氯氣，陽極反應(yīng)式是4A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑；④根據(jù)電解總反應(yīng) ，實(shí)質(zhì)是電解氯化鋁，為保證電解進(jìn)行，n(AlCl3)∶n(NaCl)應(yīng)大于3:2。