Question

【題目】鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。

（1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為___。

（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH___（填“增大”、“不變”或“減小”)。

（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___。冰晶石的作用是___。

（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陰極產生的物質A的化學式為___；電解時，若陰極生成標況下44.8L的A，則陽極產生NaHCO3的質量為___g。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2- 減小 石墨電極被陽極上產生的氧氣氧化 作助熔劑，降低電解液工作時的溫度 H2 336

【解析】

結合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時，其中的Al2O3和SiO2可與強堿溶液反應，二氧化硅和強堿溶液反應后轉化為沉淀，氧化鋁和氫氧化鈉反應后得到可溶于水的偏鋁酸鈉，過濾后，濾液中的NaAlO2與NaHCO3反應生成氫氧化鋁沉淀和Na2CO3，氫氧化鋁經灼燒后得到Al2O3，最后電解熔融的Al2O3得到鋁。Na2CO3溶液經電解后可以再生成NaHCO3和NaOH進行循環利用，據此分析解答。

(1)“堿溶”時，鋁土礦中的Al2O3和SiO2能夠與氫氧化鈉反應，其中生成偏鋁酸鈉的離子方程式為Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2-，故答案為：Al2O3+2OH-→H2O+2AlO2-；

(2)“過濾Ⅰ”所得濾液中主要含有偏鋁酸鈉和氫氧化鈉，加入NaHCO3溶液，三者反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，溶液的堿性減弱，pH減小，故答案為：減小；

(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中，陽極上生成氧氣，能夠氧化石墨生成二氧化碳，因此作陽極的石墨易消耗。氧化鋁的熔點很高，加入冰晶石，冰晶石作助熔劑，可以降低電解液工作時的溫度，故答案為：石墨電極被陽極上產生的氧氣氧化；作助熔劑，降低電解液工作時的溫度；

(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，陽極上是溶液中的氫氧根離子放電生成氧氣4OH--4e－＝2H2O＋O2↑，陰極上是溶液中的氫離子放電生成氫氣，2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-；若陰極生成標況下44.8L的氫氣，氫氣的物質的量為=2mol，轉移4mol電子，陽極上有4mol氫氧根離子放電，則陽極產生4molNaHCO3，質量為4mol×84g/mol=336g，故答案為：H2；336。