Question

【題目】單質鋁應用極為廣泛，從鋁土礦中提取鋁主要分以下三個階段，根據要求回答相關問題

（1）鋁土礦的提純：鋁土礦主要成分是Al2O3(含有Fe2O3、SiO2等雜質)，提純流程如下圖所示：

①在用NaOH溶液母液浸提過程中需研碎、濕磨，其目的是______________________________。

②向溶液a中通入過量CO2，所得不溶物煅燒后也可得Al2O3，該方法的缺點是___________________________________________________。

（2）制備無水氯化鋁

其反應為：2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2

③為促進該反應的進行，實際生產中需加入焦炭，其原理是_____________________________。

（3）電解制取鋁

目前可低溫電解AlCl3熔鹽得到金屬鋁純的無水氯化鋁熔點190℃，沸點180℃，其導電性如圖：

①從圖中可知，AlCl3熔融液導電能力___________________________。

②但若在AlCl3中加入NaCl，使形成共融物，將AlCl3制成離子型液體，導電能力增強，熔融液中存在的陰離子是Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-，請寫AlCl3加入NaCl后形成離子型液體的兩個離子方程式：AlCl3+ Cl-=AlCl4-、及平衡________________________________。

③電解時，陽極主要是AlCl4-放電，其電極反應為__________________________________。

④為保證電解進行，熔融液主要離子是AlCl4-、Al2Cl7-，則n(AlCl3)∶n(NaCl)應大于________。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，加快反應速率 會使制得的Al2O3中混有SiO2雜質 焦炭與反應產生的O2產生CO2和CO，使O2濃度降低，平衡向右移動，提高轉化率 導電能力差，無法電解產生鋁單質 2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl- 4 A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑ 3∶2

【解析】試題分析：（1）①研碎、濕磨，能增大接觸面積；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3與CO2反應生成氫氧化鋁沉淀、硅酸沉淀；（2）③加入焦炭，與反應產生的O2產生CO2和CO；（3）①無水氯化鋁熔點190℃，根據圖示，大于190℃時，熔融液導電能力差；②根據電荷守恒、元素守恒書寫Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-體系中的離子方程式；③電解時，陽極是AlCl4-放電生成Al2Cl7-和氯氣；④根據電解總反應 ，實質是電解氯化鋁；

解析：（1）①研碎、濕磨，能增大接觸面積，加快反應速率；②a溶液含有NaAlO2、Na2SiO3， NaAlO2、Na2SiO3與CO2反應生成氫氧化鋁沉淀、硅酸沉淀，灼燒氫氧化鋁、硅酸生成Al2O3、SiO2，所以缺點是制得的Al2O3中混有SiO2雜質；（2）③加入焦炭，與反應產生的O2產生CO2和CO，使2Al2O3+6Cl24AlCl3+O2，使O2濃度降低，平衡向右移動，提高轉化率，所以實際生產中需加入焦炭；（3）①無水氯化鋁熔點190℃，根據圖示，大于190℃時，熔融液導電能力差，所以無法電解產生鋁單質；②根據電荷守恒、元素守恒，Cl-、AlCl4-、Al2Cl7-體系中的離子方程式是2A1Cl4-Al2Cl7-+ Cl-；③電解時，陽極是AlCl4-放電生成Al2Cl7-和氯氣，陽極反應式是4A1Cl4--2e-=2Al2Cl7-+Cl2↑；④根據電解總反應 ，實質是電解氯化鋁，為保證電解進行，n(AlCl3)∶n(NaCl)應大于3:2。