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

（2）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                        。

（3）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________。

（4）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_____________。

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

Answer

（12分）

（1） AlO2— ＋2H2O ＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—（2分）

（2）Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe（2分）

（3）HCl和AlCl3 （2分） NaCl（2分）

（4）Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-（2分）

（5）表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离 （2分）

【解析】

试题分析：（1）滤液中含有AlO2— ，通入CO2，生成Al(OH)3沉淀，离子方程式为：AlO2— ＋2H2O ＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—

（2）铝在高温条件下，把Fe2O3还原为Fe，化学方程式为：Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe

（3）因为粗铝中含有氢气，所以与Cl2反应生成AlCl3和H2，AlCl3在181℃升华，所以气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3；粗铝中含有Na，与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点为801℃，所以浮渣中肯定存在NaCl。

（4）Al失电子生成AlCl4－，电极方程式为：Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-

（5）Al在空气中与O2反应生成Al2O3，表面形成的致密氧化铝膜，能防止钢材腐蚀。

考点：本题考查化学工艺流程的分析、方程式的书写、电解原理。