Question

（12分）工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，Fe₂O₃等）提取Al₂O₃做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下图所示：（已知：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华）

（1）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是                       。

（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去。气泡的主要成分除Cl₂外还含有             ,固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在              _。

（3）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，则铝和氧化铁反应的化学方程式为                  。

（4）向滤液中通入过量CO₂所发生反应的离子方程式为                      。

（5）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl₄^－形式存在，则阳极的电极反应式为_                     。

Answer

19．（12分）

（1）表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀

（2）HCl和AlCl3 NaCl

（3）Fe2O3 +2AlAl2O3 +2Fe

（4）AlO2— ＋2H2O ＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3—

（5）Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-

【解析】

试题分析：（1）铝的表面容易形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，所以钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强。

（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去。当通入氯气时，气泡的主要成分除Cl2外，还含有Al与Cl2反应产生的AlCl3及与表面水分反应产生的HCl。固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，由于Al2O3是从NaOH溶液中过滤出来的，表面有NaOH杂质，当通入Cl2时发生反应产生NaCl，所以浮渣中肯定存在NaCl。

（3）铝和氧化铁会发生铝热反应，反应的化学方程式为Fe2O3 +2AlAl2O3 +2Fe

（4）铝土矿的主要成分为Al2O3 ，Fe2O3，当向其中加入NaOH溶液时，Al2O3 能发生反应Al2O3 +2NaOH=2NaAlO2 +2H2O；产生可溶性的物质，而Fe2O3不能在NaOH溶液中溶解，沉在容器的底部，成为阳极泥，所以赤泥中的主要成分是Fe2O3；过滤后的滤液主要是NaAlO2 溶液，向其中通入过量CO2发生反应生成Al（OH）3沉淀和碳酸氢盐，离子方程式是AlO2— ＋2H2O ＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3—。

（5）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl4－形式存在，则阳极发生氧化反应，该电极的电极反应式为Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-。

考点：考查电解反应原理的应用、铝热反应、铝的冶炼，铝及化合物的性质、金属的腐蚀与保护等知识。