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___________。

（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應式為_____________________，陰極產生的物質A的化學式為____________。

（5）鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH=2+H2O減小石墨電極被陽極上產生的O2氧化）4+2H2O4e=4+O2↑H2NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜

【解析】

以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應生成Al（OH）3，過濾II得到Al（OH）3，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na2CO3溶液，結合圖可知，陽極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣。

（1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為：Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O；（2）向“過濾I”所得濾液中加入NaHCO3溶液，與NaAlO2反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，堿性為OH－＞AlO2－＞CO32－，可知溶液的pH減小，NaHCO3中存在化學鍵有：離子鍵和共價鍵；（3）“電解I”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是石墨電極被陽極上產生的O2氧化。（4）由圖可知，陽極反應為4CO32－+2H2O-4e－═4HCO3－+O2↑，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產生的物質A的化學式為H2。（5）鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜。