Question

【題目】鋁在生活中具有廣泛用途。現從含鋁廢料(含有A12O3的質量分數為51%，其余為NiO、SiO2、Fe3O4)中制取金屬鋁的流程如下：

回答下列問題：

(1)工藝過程中常把廢料研細，其目的是_________________________________。

(2)步驟I中得到的濾渣的主要成分是___________(填化學式)。步驟V的反應類型是______________________。

(3)步驟Ⅱ中加入稀雙氧水的目的是______________________。

(4)步驟Ⅲ產生NiCO3的離子方程式是___________。步驟Ⅳ產生沉淀的離子方程式是______________________。

(5)工業中常用惰性電極熔融電解法制備金屬鋁，其陰極反應式為___________。

(6)若用a噸該含鋁廢料通過上述流程，理論上可以生產鋁___________噸

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分，提高原料轉化率 SiO2 分解 將Fe2+氧化為Fe3+ Ni2++ CO32—= NiCO3↓ 2Al3+ + 3CO32-+3H2O= 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ Al3++3e—=Al 0.27a

【解析】

由實驗流程可知，鋁廢料中加入加硫酸， Al2O3轉化為Al3+，Fe3O4轉化為Fe2+、Fe3+，NiO轉化為Ni2+，只有SiO2不反應，則過濾得到的濾渣I為SiO2；向濾液中加入過氧化氫，過氧化氫與亞鐵離子發生氧化還原反應，使Fe2+轉化為Fe3+，加入碳酸鈉溶液調節溶液pH，使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀、Ni2+轉化為NiCO3沉淀；過濾，向濾液中繼續加入碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液和硫酸鋁溶液發生雙水解反應生成Al（OH）3沉淀和硫酸銨；Al（OH）3沉淀灼燒分解得到氧化鋁；一定條件下電解熔融氧化鋁得到Al。

（1）工藝過程中常把廢料研細，可以增大廢料的表面積，增大與硫酸的接觸面積，加快反應速率，使反應更充分，故答案為：增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分，提高原料轉化率；

（2）步驟I中加入硫酸，Al2O3、Fe3O4、NiO與硫酸反應，只有SiO2不反應，則過濾得到的濾渣I為SiO2；步驟V為Al（OH）3沉淀灼燒分解得到氧化鋁，故答案為：SiO2；分解；

（3）步驟Ⅱ中加入稀雙氧水，雙氧水與亞鐵離子發生氧化還原反應，使Fe2+轉化為Fe3+，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；

（4）步驟Ⅲ，加入碳酸鈉溶液調節溶液pH，使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀、Ni2+轉化為NiCO3沉淀，產生NiCO3的離子方程式為：Ni2++ CO32—= NiCO3↓；步驟Ⅳ向濾液中繼續加入碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液和硫酸鋁溶液發生雙水解反應生成Al（OH）3沉淀和硫酸銨，反應的離子方程式為2Al3+ + 3CO32-+3H2O= 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑，故答案為：Ni2++ CO32—= NiCO3↓；2Al3+ + 3CO32-+3H2O= 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑；

（5）工業上用惰性電極電解熔融氧化鋁制備金屬鋁，陰極上鋁離子放電生成金屬鋁，電極反應式為Al3++3e—=Al，故答案為：Al3++3e—=Al；

（6）由Al原子個數守恒可得：A12O3~2Al，則a噸該含鋁廢料理論上可以生產鋁的質量為=0.27ag，故答案為：0.27a。