Question

（14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

（14分）（1）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）

（2）HCl和AlCl3（2分）NaCl （2分）

（3）Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe（2分）

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

（5）Al-3e-＋4Cl-= AlCl4- （3分）

【解析】

试题分析：（1）钢材镀铝后，Al在空气中被氧化产生的氧化物Al2O3非常致密，对内层的金属起保护作用，因此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。气泡的主要成分除Cl2外还含有氯气与金属Al发生反应产生的共价化合物AlCl3及AlCl3水解产生的HCl；（3）精炼前，铝和氧化铁发生的铝热反应的化学方程式为Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe；（4）铝土矿用NaOH溶液处理， Al2O3发生反应变为NaAlO2溶液，Fe2O3不能溶解，存在于滤渣中，向含有NaAlO2滤液中通入过量CO2发生反应产生Al（OH）3和NaHCO3，所发生反应的离子方程式为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，阳极Al失去电子发生氧化反应，则阳极的电极反应式为Al-3e-＋4Cl-= AlCl4-。

考点：考查金属铝的冶炼和制备流程的知识。