Question

已知由鋁土礦（主要成分是Al₂O₃）煉制鋁的工藝流程示意圖1如下：

（1）電解生成的鋁在熔融液的

 

（填“上層”或“下層”），電解時(shí)不斷消耗的電極是

 

（填“陰極”或“陽(yáng)極”）．
（2）寫(xiě)出通入過(guò)量二氧化碳酸化時(shí)反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（3）電解制備鋁時(shí)，需加入冰晶石（Na₃AlF₆），其作用是

 

，工業(yè)上可以用氟化氫氣體、氫氧化鋁和純堿在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)來(lái)制取冰晶石，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）上述工藝所得鋁中往往含有少量Fe和Si等雜質(zhì)，可用電解方法進(jìn)一步提純，該電解池的陰極材料是

 

（填化學(xué)式），陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命．
①控制一定條件進(jìn)行電解（見(jiàn)圖2），此時(shí)鋁表面可形成耐酸的致密氧化膜，其電極反應(yīng)式為

 

；
②鋼材鍍鋁后，能防止鋼材腐蝕，其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）由于冰晶石（Na₃AlF₆）與氧化鋁熔融物密度比鋁的小，所以鋁在熔融液的下層，電解時(shí)陽(yáng)極的碳棒被生成的氧氣氧化，電解時(shí)不斷消耗；
（2）NaAlO₂溶液中通入過(guò)量CO₂生成Al（OH）₃和NaHCO₃；
（3）Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，熔化需要較多能量，加入冰晶石可以降低Al₂O₃的熔化溫度．根據(jù)質(zhì)量守恒定律書(shū)寫(xiě)該化學(xué)方程式；
（4）可以通過(guò)電解精煉鋁除去鋁中含有的雜質(zhì)，陰極材料為Al，陽(yáng)極上Al放電；
（5）①致密氧化膜為Al₂O₃，因此電極反應(yīng)式為2Al-6e^-+3H₂O═Al₂O₃+6H⁺；
②鋼材鍍鋁，致密的氧化膜可以保護(hù)內(nèi)層金屬，即使鍍層破損，形成原電池時(shí)，Al作為負(fù)極，仍可防止鋼材腐蝕；

解答： 解：（1）由于冰晶石（Na₃AlF₆）與氧化鋁熔融物密度比鋁的小，所以鋁在熔融液的下層．電解時(shí)陽(yáng)極的碳棒被生成的氧氣氧化，電解時(shí)陽(yáng)極不斷消耗；
故答案為：下層，陽(yáng)極；
（2）NaAlO₂溶液中通入過(guò)量CO₂生成Al（OH）₃和NaHCO₃，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，熔化需要較多能量，加入冰晶石可以降低Al₂O₃的熔化溫度；工業(yè)上可以用氟化氫氣體、氫氧化鋁和純堿在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)來(lái)制取冰晶石，根據(jù)質(zhì)量守恒定律書(shū)寫(xiě)該化學(xué)方程式為：2Al（OH）₃+12HF+3Na₂CO₃ =2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O；
故答案為：2Al（OH）₃+12HF+3Na₂CO₃ =2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O；
（4）可以通過(guò)電解精煉鋁除去鋁中含有的雜質(zhì)，陰極材料為Al，陽(yáng)極上Al放電，該電解池的陰極材料是Al，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Al-3e^-═Al³⁺；
故答案為：Al，Al-3e^-═Al³⁺；
（5）①生成致密氧化膜為Al₂O₃，因此電極反應(yīng)式為2Al-6e^-+3H₂O═Al₂O₃+6H⁺；
故答案為：2Al-6e^-+3H₂O═Al₂O₃+6H⁺；
②鋼材鍍鋁，致密的氧化膜可以保護(hù)內(nèi)層金屬，即使鍍層破損，形成原電池時(shí)，Al作為負(fù)極，仍可防止鋼材腐蝕； 
故答案為：致密的氧化鋁膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用；若鍍層破損后，與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)形成原電池，鋁作負(fù)極，可防止鋼材被腐蝕；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解應(yīng)用，主要是流程分析，物質(zhì)性質(zhì)，電解和原電池原理的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．