Question

由電解法獲得的粗鋁中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．工藝流程如圖所示：（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)，其中石英砂與鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（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

 

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

 

．
（4）鍍鋁電解池中，熔融鹽電鍍液中鋁元素和氮元素主要以AlCl4-形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為

 

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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：粗鋁700°C通入氯氣在坩堝中精煉，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H₂、HCl、AlCl₃，除渣得到高純鋁液和尾氣，高純鋁液冷卻得到高純鋁錠，尾氣冷凝得到氣體A為Cl2，廢堿液回收得到回收液；B固體加入氯化鈉氯化鉀加熱得到熔融鹽電鍍得到鍍鋁制品；
（1）根據(jù)氧化鐵和石英砂（主要成分是二氧化硅）能分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)來書寫方程式；
（2）根據(jù)題中信息：NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl₃在181℃升華，在結(jié)合物質(zhì)之間的反應(yīng)來分析；
（3）酸性氣體能和強(qiáng)堿反應(yīng)，用燒堿來處理尾氣；
（4）電鍍池中鍍件金屬作陽極，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)；

解答： 解：（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)，其中石英砂與鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Al+3SiO₂

高溫  .

3Si+2Al₂O₃，故答案為：4Al+3SiO₂

高溫  .

3Si+2Al₂O₃；
（2）粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，鈉、鋁和氯氣反應(yīng)生成了氯化鈉和氯化鋁，氫氣和氯氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化氫，其中氯化鈉熔點(diǎn)為801℃，較高，是固態(tài)雜質(zhì)隨氣泡上浮，氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃，故答案為：H₂、HCl、AlCl₃；NaCl；
（3）A中有氯氣以及氯化氫，均能和燒堿反應(yīng)，用于尾氣處理，實(shí)質(zhì)為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂，OH⁺+OH^-=H₂O；
（4）電鍍池中鍍件金屬鋁作陽極，金屬鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Al-3e^-+4Cl^-═AlCl₄^-；
故答案為：Al-3e^-+4Cl^-═AlCl₄^-；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)分離提純的流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和試劑作用于產(chǎn)物的判斷是解題關(guān)鍵，是一道有關(guān)金屬的工業(yè)制備知識題目，考查角度廣，難度較大．