Question

（12分）工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al₂O₃，F(xiàn)e₂O₃等)提取Al₂O₃做冶煉鋁的原料，由熔鹽電解法獲得的粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下圖所示：
(已知：NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl₃在181℃升華)

（1）向?yàn)V液中通入過量CO₂所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                       。
（2）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，則鋁和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為                       。
（3）將Cl₂連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去。氣泡的主要成分除Cl₂外還含有______。固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。
（4）鍍鋁電解池中，金屬鋁為陽極，熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlCl₄^－形式存在，則陽極的電極反應(yīng)式為_____________。
（5）鋼材鍍鋁后，抗腐蝕性能會(huì)大大增強(qiáng)，其原因是_____________。

Answer 1

（12分）
（1） AlO₂^— ＋2H₂O ＋CO₂＝Al(OH)₃↓＋HCO₃^—（2分）
（2）Fe₂O₃＋2Al Al₂O₃＋2Fe（2分）
（3）HCl和AlCl₃　（2分）        NaCl（2分）
（4）Al-3e^-＋4Cl^-= AlCl₄^-（2分）
（5）表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，或致密的氧化鋁膜將環(huán)境中的電解質(zhì)溶液與內(nèi)層金屬隔離  （2分）

試題分析：（1）濾液中含有AlO₂^— ，通入CO₂，生成Al(OH)₃沉淀，離子方程式為：AlO₂^— ＋2H₂O ＋CO₂＝Al(OH)₃↓＋HCO₃^—
（2）鋁在高溫條件下，把Fe₂O₃還原為Fe，化學(xué)方程式為：Fe₂O₃＋2Al Al₂O₃＋2Fe
（3）因?yàn)榇咒X中含有氫氣，所以與Cl₂反應(yīng)生成AlCl₃和H₂，AlCl₃在181℃升華，所以氣泡的主要成分除Cl₂外還含有HCl和AlCl₃；粗鋁中含有Na，與Cl₂反應(yīng)生成NaCl，NaCl熔點(diǎn)為801℃，所以浮渣中肯定存在NaCl。
（4）Al失電子生成AlCl₄^－，電極方程式為：Al-3e^-＋4Cl^-= AlCl₄^-
（5）Al在空氣中與O₂反應(yīng)生成Al₂O₃，表面形成的致密氧化鋁膜，能防止鋼材腐蝕。