Question

閱讀下面材料，并完成問題。

    鋁可以從鋁土礦中獲取。鋁土礦是不純凈的鋁的氧化物(雜質(zhì)為Fe₂O₃和SiO₂)，它是非再生資源。假如對(duì)鋁的消費(fèi)保持現(xiàn)有的速度，獲得生產(chǎn)足夠的鋁所需的鋁土礦僅能維持30年左右。由此看來(lái)，保護(hù)現(xiàn)有自然資源和對(duì)非再生資源的再利用，是值得考慮的。但廢物回收有相當(dāng)大的難度，其關(guān)鍵因素主要涉及舊金屬的收集，與其他廢物的分離、回收和提煉金屬的費(fèi)用，金屬本身的價(jià)值等。(已知1 mol電子電量約為10⁵ C)

(1)試說(shuō)明回收鋁的過程中存在的困難。

(2)為什么金的回收率比鋁的回收率要大得多？

(3)常溫下，SiO₂與強(qiáng)堿或強(qiáng)酸是很難反應(yīng)的�，F(xiàn)利用鹽酸、氫氧化鈉溶液、氨氣、二氧化碳和水，從鋁土礦中提取純凈的Al₂O₃。試設(shè)計(jì)一個(gè)適用于工業(yè)Al₂O₃的實(shí)驗(yàn)方案。用化學(xué)方程式表示提純的過程。

(4)制取1 mol Al需要多少庫(kù)侖的電量？

(5)假定用6 V直流電源供電進(jìn)行電解，制2.7 t Al需要多少千焦的電能？(請(qǐng)列式并計(jì)算)

Answer 1

解析：本題綜合地考查了鋁的有關(guān)冶煉的知識(shí)。結(jié)合信息及所學(xué)知識(shí)，可解決(1)(2)問，提純Al₂O₃的途徑為：?Al₂O₃(粗)NaAlO₂Al(OH)₃Al₂O₃(純)。利用氧化還原反應(yīng)及物理學(xué)知識(shí)可解決(4)(5)問。

答案：(1)①舊金屬的收集；②與其他廢物的分離；③回收和提煉金屬的費(fèi)用；④金屬本身的價(jià)值；⑤人們的環(huán)保意識(shí)薄弱。

(2)①金屬本身的價(jià)值；②金屬的活動(dòng)性。

(3)①Al₂O₃+2NaOH2NaAlO₂+H₂O

②NaAlO₂+CO₂+2H₂OAl(OH)₃↓+NaHCO₃

③2Al(OH)₃Al₂O₃↓+3H₂O

(4)根據(jù)   可知，每生成1 mol Al需轉(zhuǎn)移3 mol e^-，故需要的電量為3×10⁵ C。

(5)2.7 t鋁的物質(zhì)的量為=1×10⁵ mol，生成1×10⁵mol Al需電量為：1×10⁵×3×10⁵ C=3×10¹⁰ C，故需要電能：6 V×3×10¹⁰ C=1.8×10¹¹ J=1.8×10⁸ kJ。