Question

（14分）工业上用铝土矿(主要成分为Al₂O₃，Fe₂O₃等)提取Al₂O₃作冶炼铝的原料，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）赤泥中的主要成分是       （化学式）；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

（1）Fe2O3 ； AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—

（2）Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe；（3）HCl和AlCl3；NaCl ；（4）Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-

（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

【解析】

试题分析：（1）铝土矿的主要成分为Al2O3，Fe2O3，当向其中加入NaOH溶液时Al2O3发生反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+2H2O；产生可溶性的物质，而Fe2O3不能在水中溶解，沉在容器的底部，成为阳极泥。所以赤泥中的主要成分是Fe2O3；向滤液中通入过量CO2所发生反应的离子方程式是AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3—；（2）铝和氧化铁在高温下发生铝热反应，反应的化学方程式为Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe；（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。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是发生反应产生NaCl，所以浮渣中肯定存在NaCl。（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，则阳极发生氧化反应，该电极的电极反应式为Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-；（5）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是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。

考点：考查电解反应原理的应用、铝热反应、铝元素的电子及化合物的性质、金属的腐蚀与保护的知识。