Question

據(jù)新華社報(bào)道，發(fā)展改革委員會(huì)于2007年4月發(fā)出“遏制鋁冶煉投資反彈”的緊急通知．原因是鋁冶煉屬高耗能產(chǎn)業(yè)，而且某些鋁冶煉企業(yè)以污染環(huán)境為代價(jià)，得不償失．
如圖是傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程圖，閱讀上述新聞信息，結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖解答下列問(wèn)題：

請(qǐng)回答：
（1）工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是

 

（填化學(xué)式）．石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品

 

（填物質(zhì)名稱）作電解鋁的陰極和陽(yáng)極材料．
（2）氧化鋁熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是

 

．
（3）在冶煉過(guò)程中，陽(yáng)極材料需要定期地進(jìn)行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：

 

（用化學(xué)方程式表示）．
（4）工業(yè)上制取金屬鎂時(shí)是電解MgCl₂，電解反應(yīng)方程式為

 

，鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過(guò)程中，一個(gè)用氯化物，一個(gè)用氧化物？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,電解原理,金屬冶煉的一般原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程為：螢石主要成分為氟化鈣，螢石中加入冰晶石和氟化鈣，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，電解氧化鋁得到鋁和氧氣，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，電解得到的鋁凈化、澄清鑄錠．
（1）工業(yè)上用氧化鋁冶煉金屬鋁，據(jù)此確定鋁土礦的成分；冶煉鋁的電解槽中的陰極和陽(yáng)極材料均為惰性電極；
（2）冰晶石能溶解Al₂O₃晶體，被用作助熔劑；
（3）在高溫條件下，碳被氧化成一氧化碳；
（4）工業(yè)上用電解熔融的MgCl₂制備金屬鎂，電解熔融的氯化鎂生成鎂與氯氣；鋁和鎂均為活潑金屬，利用電解原理制備，但氯化鋁為共價(jià)化合物不導(dǎo)電，氧化鎂熔點(diǎn)高．

解答： 解：傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程為：螢石主要成分為氟化鈣，螢石中加入冰晶石和氟化鈣，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，電解氧化鋁得到鋁和氧氣，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，電解得到的鋁凈化、澄清鑄錠．
（1）工業(yè)上用電解氧化鋁熔融氧化鋁的方法冶煉鋁，冶煉金屬鋁時(shí)用的主要冶煉是鋁土礦，說(shuō)明鋁土礦的主要成分是氧化鋁，電解法冶煉金屬鋁需要使用惰性電極，石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品中石墨（或碳）可以作為惰性電極電解冶煉鋁，
故答案為：氧化鋁；石墨（或碳）；
（2）Al₂O₃屬于離子晶體，熔點(diǎn)較高，加入冰晶石和氟化鈣，熔融的冰晶石和氟化鈣能溶解Al₂O₃晶體，所以其在電解冶煉鋁時(shí)被用作助熔劑，降低三氧二化鋁熔化時(shí)所需的溫度，
故答案為：加入冰晶石（Na₃AlF₆）和少量CaF₂；
（3）在冶煉過(guò)程中，陽(yáng)極材料碳被氧氣氧化成一氧化碳，反應(yīng)為2C+O₂

高溫  .

2CO，所以需定期地進(jìn)行更換，
故答案為：2C+O₂

高溫  .

2CO；
（4）工業(yè)上用電解熔融的MgCl₂制備金屬鎂，電解熔融的氯化鎂生成鎂與氯氣，反應(yīng)化學(xué)方程式為MgCl₂

電解  .

Mg+Cl₂↑，氧化鎂熔點(diǎn)太高，MgCl₂熔點(diǎn)低，熔化時(shí)能發(fā)生電離而導(dǎo)電，所以用氯化鎂電解制鎂；AlCl₃是共價(jià)化合物，熔化時(shí)不能發(fā)生電離，所以用氧化鋁電解制鋁；
故答案為：MgCl₂

電解  .

Mg+Cl₂↑；氧化鎂熔點(diǎn)太高，MgCl₂熔點(diǎn)低，熔化時(shí)能發(fā)生電離而導(dǎo)電，通過(guò)電解制得鎂，而AlCl₃是共價(jià)化合物，熔化時(shí)不能發(fā)生電離，所以用電解氧化鋁的方法制鋁．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)工藝流程、電解原理等，題目難度中等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生基本扎實(shí)的據(jù)此與運(yùn)用知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力．注意AlCl₃是共價(jià)化合物，氧化鎂熔點(diǎn)高．