20.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,F(xiàn)e2O3等)提取Al2O3作冶煉鋁的原料,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.工藝流程如圖所示:(已知:NaCl熔點為801℃;AlCl3在181℃升華)

(1)赤泥中的主要成分是Fe2O3(化學式);向濾液中通入過量CO2所發(fā)生反應的離子方程式為AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-
(2)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產(chǎn)生新的雜質,則鋁和氧化鐵反應的化學方程式為Fe2O3+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe.
(3)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質隨氣泡上浮而除去.氣泡的主要成分除Cl2外還含有HCl和AlCl3.固態(tài)雜質粘附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在NaCl.
(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,則陽極的電極反應式為Al-3e-+4Cl-=AlCl4-
(5)鋼材鍍鋁后,抗腐蝕性能會大大增強,其原因是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)境中的電解質溶液與內(nèi)層金屬隔離.

分析 氫氧化鈉與氧化鐵不反應,流程分析可知,鋁土礦加入氫氧化鈉溶液浸取過濾,濾渣為氧化鐵,濾液中加入過量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀,焙燒得到氧化鋁,氧化鋁電解得到粗鋁,粗鋁在坩堝中精煉高溫通入氯氣,將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質隨氣泡上浮而除去,得到高純鋁液,氣體冷卻得到氯化鋁固體,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,通過電鍍在表面鍍鋁.
(1)濾液中含有偏鋁酸鈉,通入過量CO2發(fā)生反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫根離子;
(2)根據(jù)氧化鐵和石英砂(主要成分是二氧化硅)能分別與鋁發(fā)生置換反應來書寫方程式;
(3)根據(jù)題中信息:NaCl熔點為801℃;AlCl3在181℃升華,在結合物質之間的反應來分析;
(4)電鍍池中鍍件金屬作陽極,金屬發(fā)生氧化反應;
(5)根據(jù)氧化鋁的性質來回答.

解答 解:(1)氫氧化鈉與氧化鐵不反應,所以赤泥中的主要成分是Fe2O3,濾液中含有偏鋁酸鈉,通入過量CO2所發(fā)生反應的離子方程式為:AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-;
故答案為:Fe2O3;AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-;
(2)氧化鐵和二氧化硅分別與鋁發(fā)生的是置換反應(單質和化合物發(fā)生反應生成新單質和化合物的反應),即鋁和氧化鐵高溫反應生成鐵和氧化鋁,反應的化學方程式為:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe;
故答案為:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe;
(3)粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣,鈉、鋁和氯氣反應生成了氯化鈉和氯化鋁,氫氣和氯氣發(fā)生反應生成氯化氫,其中氯化鈉熔點為801℃,較高,是固態(tài)雜質隨氣泡上浮,氣泡的主要成分除Cl2外還含有HCl、AlCl3;
故答案為:HCl、AlCl3;NaCl;
(4)電鍍池中鍍件金屬鋁作陽極,金屬鋁失電子發(fā)生氧化反應,Al-3e-+4Cl-=AlCl4-;
故答案為:陽極;Al-3e-+4Cl-=AlCl4-;
(5)鋁金屬表面形成的致密氧化鋁膜具有保護作用,致密的氧化膜能隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸,使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發(fā)生;
故答案為: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)境中的電解質溶液與內(nèi)層金屬隔離.

點評 本題是一道有關金屬的工業(yè)制備知識題目,考查角度廣,掌握相關物質性質和試劑作用于產(chǎn)物的判斷是解題關鍵,題目難度中等.

練習冊系列答案
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10.二甲醚(CH3OCH3)是一種綠色、可再生的新能源.下圖是綠色電源“燃料電池”的工作原理示意圖(a、b均為多孔性Pt電極).該電池工作時,下列說法錯誤的是(  )
A.a電極為該電池負極
B.O2在b電極上得電子,被氧化
C.電池工作時,a電極反應式:CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2↑+12H+
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11.已知:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
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②圖丙中的②線是Fe2+的變化.
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(3)鐵的重要化合物高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑,具有很多優(yōu)點.
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③你認為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是BC.
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8.不能用來鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體的實驗操作是( 。
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15.下列離子方程式,正確的是( 。
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12.據(jù)報道,某些花崗巖會產(chǎn)生放射性的氡(${\;}_{86}^{222}$Rn),對人體產(chǎn)生傷害.請回答:
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(4)研究發(fā)現(xiàn),鐳能衰變?yōu)?{\;}_{86}^{222}$Rn,故稱${\;}_{86}^{222}$Rn為鐳射氣;釷能衰變?yōu)?{\;}_{86}^{222}$Rn,故將${\;}_{86}^{222}$Rn稱為釷射氣;錒能衰變?yōu)?{\;}_{86}^{219}$Rn,故將${\;}_{86}^{219}$Rn稱為錒射氣.${\;}_{86}^{222}$Rn、${\;}_{86}^{220}$Rn、${\;}_{86}^{219}$Rn是AB(填字母序號).
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9.下列元素中,屬于第ⅠA族的是( 。
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10.(1)已知2mol氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出572kJ熱量,反應方程式是2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)
請回答下列問題:
①該反應的生成物能量總和小于(填“大于”、“小于”或“等于”)反應物能量總和.
②若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣,則放出的熱量<(填“>”、“<”或“=”)572kJ.
③與化石燃料相比,利用氫能源有很多優(yōu)點,請說出其中一點熱值高,無污染.
(2)FeS2焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸.已知25℃、101kPa時:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H1=-197kJ•mol-1;
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2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)═2H2SO4(l)△H3=-545kJ•mol-1
則SO3(g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是SO3(g)+H2O(g)=H2SO4(l)△H3=-152kJ/mol.
(3)已知下列反應的熱化學方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO23(l)△H1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
則反應4C3H5(ONO23(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的△H為12△H3+5△H2-2△H1

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