Question

【題目】石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用，某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)，設(shè)計(jì)的提純與綜合利用工藝如下：
（注：SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃）
（1）向反應(yīng)器中通入Cl2前，需通一段時(shí)間N2 ， 主要目的是 ．
（2）高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，氣體I中的碳氧化物主要為 ， 由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ．
（3）步驟①為：攪拌、、所得溶液IV中的陰離子有 ．
（4）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應(yīng)的離子方程式為 ， 100kg初級石墨最多可獲得V的質(zhì)量為kg．
（5）石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成圖2防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注．

Answer 1

【答案】
（1）通入氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應(yīng)，減少石墨損失
（2）CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（3）過濾；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣
（4）AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O；CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8
（5）解：Cu的化學(xué)性質(zhì)比石墨活潑，所以應(yīng)用外接電流的陰極保護(hù)法保護(hù)Cu，故石墨作陽極，連接電源的正極，Cu作陰極，連接電源的負(fù)極，裝置圖為：

，

【解析】解：（1）石墨化學(xué)性質(zhì)在常溫下穩(wěn)定，而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以通入氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應(yīng)，減少石墨損失，所以答案是：通入氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應(yīng)，減少石墨損失；（2）石墨過量高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，根據(jù)雜質(zhì)的含量可知，氣體I中氯化物主要為SiCl4、AlCl3、FeCl3等，氣體I中碳氧化物主要為CO，SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到硅酸鈉與氯化鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，所以答案是：CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；（3）金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃，則固體Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2 ， 其中FeCl3、MgCl2與過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到沉淀，而氯化鋁與過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，攪拌、過濾得到溶液IV，故溶液IV中的陰離子有：AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣ ， 所以答案是：過濾；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣；（4）偏鋁酸鈉發(fā)生水解，加入乙酸乙酯除去過量的氫氧化鈉，且加熱條件下水解平衡一直正向移動，得到氫氧化鋁沉淀、醋酸鈉、乙醇，由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程式為：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.1%，則100kg初級石墨中氧化鋁的質(zhì)量=100kg×5.1%=5.1kg，根據(jù)Al元素守恒，可知?dú)溲趸�鋁的質(zhì)量= =7.8kg；所以答案是：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8；