Question

一种利用铝土矿(含有氧化铝和杂质)生产氧化铝纯品的工业流程如下：

（1）过程I，发生反应的离子方程式是________________。

（2）过程II，用一定浓度的NaHCO₃溶液处理碱浸后滤液，所得溶液pH和Al(OH)₃生成的量随加入NaHCO₃溶液体积变化的曲线如下：

① 加入NaHCO₃溶液体积小于8 mL时，发生主要反应的离子方程式是________________。

② 过程II生成Al(OH)₃的离子方程式是_____________。

（3）过程III，电解Na₂CO₃溶液的装置如下图所示。

① 阴极的电极反应式是________________。

② 简述阳极液生成的原理：______________。

Answer

Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O OH－+HCO3－=CO32－+H2O HCO3－+AlO2－+H2O=Al(OH)3↓+CO32－ 2H2O+2e－=2OH－+H2↑ 2H2O-4e－=O2↑+4H+，溶液中c(H+)增大，发生反应：CO32－+H+=HCO3－，部分Na+透过离子交换膜向阴极移动，最终获得含NaHCO3的阳极液

【解析】

（1）过程I，铝土矿中氧化铝与碱反应生成偏铝酸钠根离子和水，反应的离子方程式为Al2O3 + 2OH－= 2AlO2－+ H2O，故答案为Al2O3 + 2OH－= 2AlO2－+ H2O；

（2）① 加入NaHCO3溶液体积小于8 mL时，没有氢氧化铝沉淀生成，主要反应的离子方程式为OH－ + HCO3－= CO32－+ H2O，故答案为OH－ + HCO3－= CO32－+ H2O；

② 过程II中碳酸氢根离子与偏铝酸钠根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根，生成Al(OH)3的离子方程式为HCO3－+ AlO2－+ H2O = Al(OH)3↓+ CO32－，故答案为HCO3－+ AlO2－+ H2O = Al(OH)3↓+ CO32－；

（3）①根据图示，阴极放出氢气，溶液中水电离的H+放电，电极反应式为2H2O + 2e－= 2OH－+ H2↑，故答案为2H2O + 2e－= 2OH－+ H2↑；

②根据图示阳极液为NaHCO3溶液，阳极上生成NaHCO3的原理是：阳极反应式为2H2O - 4e－= O2↑+ 4H+，溶液中c(H+)增大，发生反应：CO32－+ H+ = HCO3－，部分Na+透过离子交换膜向阴极移动，最终获得含NaHCO3的阳极液，故答案为2H2O - 4e－= O2↑+ 4H+，溶液中c(H+)增大，发生反应：CO32－+ H+ = HCO3－，部分Na+透过离子交换膜向阴极移动，最终获得含NaHCO3的阳极液。