铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如...
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铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅**沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝**的离子方程式为_____________________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________,*极产生的物质A的化学式为____________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。
【回答】
Al2O3+2OH−=2+H2O 减小 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 )4+2H2O−4e−=4+O2↑ H2 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
【解析】
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝,由流程可知,加NaOH溶解时Fe2O3不反应,由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅**沉淀,过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅**,碳***与偏铝**反应生成Al(OH)3,过滤II得到Al(OH)3,灼烧生成氧化铝,电解I为电解氧化铝生成Al和氧气,电解II为电解Na2CO3溶液,结合图可知,阳极上碳*根离子失去电子生成碳**根离子和氧气,*极上*离子得到电子生成*气。
(1)“碱溶”时生成偏铝**的离子方程式为:Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O;(2)向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液,与NaAlO2反应生成*氧化铝沉淀和碳**,碱*为OH->AlO2->CO32-,可知溶液的pH减小,NaHCO3中存在化学键有:离子键和共价键;(3)“电解I”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化。(4)由图可知,阳极反应为4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑,*极上*离子得到电子生成*气,则*极产生的物质A的化学式为H2。(5)铝粉在1000℃时可与N2 反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是NH4Cl分解产生的HCl 能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。
点睛:本题考查混合物分离提纯,答题关键:把握流程中发生的反应、混合物分离提纯方法、实验技能,注意水解、电解原理及元素化合物知识的应用,难点小题(2)向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液,与NaAlO2反应生成*氧化铝沉淀和碳**,碱*为OH->AlO2->CO32-。
知识点:离子反应
题型:综合题
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