Question

由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下：

(注：NaCl熔點(diǎn)為801 ℃；AlCl₃在181 ℃升華)

(1)精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為①____________________和②_____________________。

(2)將Cl₂連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl₂外還含有______；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______。

(3)在用廢堿液處理氣體A的過(guò)程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。

(4)鍍鋁電解池中，金屬鋁為_(kāi)_____極。熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al₂Cl形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________。

(5)鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是_______________________________________________________________________。

Answer 1

答案  (1)①2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe

②4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si

(2)HCl和AlCl₃　NaCl

(3)Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O，H^＋＋OH^－===H₂O

(4)陽(yáng)　Al＋4Cl^－－3e^－===AlCl，2Al＋7Cl^－－6e^－===Al₂Cl

(5)致密的氧化鋁膜能隔絕鋼材與空氣中的O₂、CO₂和H₂O等接觸，使電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕不能發(fā)生

解析  (1)鋁屬于活潑金屬，在高溫下可置換某些金屬或非金屬，因此有關(guān)反應(yīng)的方程式為

2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe、4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si。

(2)在高溫下，氯氣可與氫氣、金屬鈉和鋁反應(yīng)生成HCl、NaCl和AlCl₃，由于溫度是700 ℃，所以AlCl₃會(huì)升華變成氣體，因此氣泡的主要成分除Cl₂外還含有HCl和AlCl₃；NaCl熔點(diǎn)為801 ℃，此時(shí)NaCl不會(huì)熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣肯定存在NaCl。

(3)尾氣經(jīng)冷凝后分為氣體A和B，由框圖可知A是氯氣和氯化氫的混合氣體，B是AlCl₃，因此用廢堿液處理A的過(guò)程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O和H^＋＋OH^－===H₂O。

(4)既然是鍍鋁，所以鋁必須做陽(yáng)極，由于熔融鹽中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al₂Cl形式存在，所以陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Al＋4Cl^－－3e^－===AlCl；2Al＋7Cl^－－6e^－===Al₂Cl。

(5)鋁在空氣中易形成一層極薄的致密而堅(jiān)固的氧化膜，它能阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)被氧化，起到防腐蝕保護(hù)作用。