Question

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

（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）HCl和AlCl3；NaCl；（3）2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe；（4）AlO2－＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3－；（5）Al﹣3e﹣+4Cl﹣=AlCl4﹣。

【解析】

试题分析：（1）铝表面能产生一层致密氧化薄膜，阻碍内部金属进一步反应，钢材镀铝后，抗腐蚀性大大增强的原因是：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)；（2）熔化粗铝，温度在700℃，此时AlCl3转化成气体，因此气泡中含有AlCl3气体，粗铝中含有一定量的金属钠和氢气，氢气和氯气能反应生成HCl，因此气泡的成分AlCl3、HCl，金属钠和氯气反应生成氯化钠，浮渣中存在氯化钠；（3）利用铝的金属性比铁强，发生置换反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe；（4）加入NaOH溶液，金属铝反应生成NaAlO2，因为碳酸的酸性比偏铝酸强，因为是过量的CO2，因此发生AlO2－＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3－；（5）根据电解原理，活泼金属作阳极，失电子，Al－3e－＋4Cl－=AlCl4－。

考点：考查铝的性质、工艺流程、电解原理等知识。