(2014•武汉模拟)某地有丰富的铝土矿和石灰石资源,拟用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)

(2014•武汉模拟)某地有丰富的铝土矿和石灰石资源,拟用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼铝,工艺流程如图2所示:

(1)原料A的名称是______,可循环使用的物质的化学式为______
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿从直接加入B溶液开始,则最终会对氧化铝的生产产生的影响是______
(3)写步骤③的离子方程式______
(4)步骤⑤是在铝电解槽中进行,电解槽的两极材料均用石墨,写出阴极的电极反应方程式______
(5)工业常用阳极氧化法使铝的表面生成致密的氧化膜.如图1是铝阳极氧化实验装置图:a端是电源的______极.铝片表面形成氧化铝的原理是(用电极方程式表示)______,______(填“能”或“不能”)用NaCl溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,若不能,请说明理由______.
楼兰扣子 1年前 已收到1个回答 举报

zhaochob 春芽

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解题思路:根据SiO2和盐酸不反应,Fe2O3与氢氧化钠不反应,Al2O3与氢氧化钠反应,碳酸钙煅烧生成二氧化碳,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀.由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液2含有AlO2-.步骤②应加入氢氧化钠,除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,所以滤液1中含有Al3+,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2
(1)由上述分析可知,步骤①加入盐酸,除去SiO2;生产过程中生成的物质,可再次被利用的即可为循环物质,该反应中氢氧化钠和碳酸钙都是可循环利用的物质;
(2)用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质
(3)滤液②含有AlO2-,步骤③通入二氧化碳,与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,
(4)电解时,阴极的电极反应是阳离子发生得电子的还原反应;
(5)依据装置图分析铝接电源正极在电解池中做阳极失电子生成氧化铝;根据氯化钠溶液中的氯离子能放电.

根据SiO2和盐酸不反应,Fe2O3与氢氧化钠不反应,Al2O3与氢氧化钠反应,碳酸钙煅烧生成二氧化碳,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀.由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液2含有AlO2-.步骤②应加入氢氧化钠,除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,所以滤液1中含有Al3+,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2
(1)由上述分析可知,步骤①加入盐酸,除去SiO2,所以原料A为盐酸;
步骤③通入二氧化碳与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,CaCO3

高温
.
CaO+CO2↑,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和碳酸氢钠反应,NaHCO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+NaOH+H2O,所以NaOH、CaCO3可再次被利用,即可循环使用,
故答案为:盐酸;NaOH、CaCO3
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,通入二氧化碳会生成硅酸沉淀,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质,
故答案为:生成的Al2O3混有SiO2杂质;
(3)滤液②含有AlO2-,步骤③通入二氧化碳,与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(4)电解熔融氧化铝时,阴极的电极反应是铝离子放电,电解反应为:Al3++3e-=Al,故答案为:Al3++3e-=Al;
(5)装置图分析铝接电源正极在电解池中做阳极失电子生成氧化铝,电极反应为:2Al+3H2O-6e-→Al2O3+6H+;氯化钠溶液中的氯离子能放电生成氯气,无法使其表面生成氧化膜,所以不能用用NaCl溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,
故答案为:正;2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+;不能;氯化钠溶液中的氯离子能放电生成氯气,无法使其表面生成氧化膜.

点评:
本题考点: 金属冶炼的一般原理;原电池和电解池的工作原理;物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用.

考点点评: 本题以框图题形式考查铝的化合物的性质,难度中等,清楚冶炼铝工艺流程原理,是对知识迁移的综合运用.

1年前

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