Question

閱讀下面材料，并回答問題：鋁可以從鋁土礦中獲取。鋁土礦是不純凈的鋁的氧化物（雜質(zhì)為Fe₂O₃和SiO₂），它是非再生資源。假如我們對鋁的消費(fèi)保持現(xiàn)有的速度，我們獲得生產(chǎn)足夠的鋁所需的鋁土礦僅能維持30年左右。由此看來，保護(hù)現(xiàn)有自然資源和對非再生資源的再利用，是值得我們考慮的。但廢物回收仍有相當(dāng)大的難度，其關(guān)鍵的因素主要涉及舊金屬的收集、與其它廢物的分離，回收和提煉金屬的費(fèi)用、金屬本身的價值等（已知1mol電子電量約為10⁵C）。

（1）試說明回收鋁的過程中存在的困難                                        。

（2）為什么金的回收率比鋁的回收率要大得多？

（3）常溫下，SiO₂與強(qiáng)堿或強(qiáng)酸是很難反應(yīng)的。現(xiàn)利用鹽酸、氫氧化鈉溶液、氨氣、二氧化碳和水從鋁土礦中提取純凈的Al₂O₃。試設(shè)計(jì)一個適用于工業(yè)生產(chǎn)上提純Al₂O₃的實(shí)驗(yàn)方案。用化學(xué)方程式表示。

（4）假定用6V直流電源供電進(jìn)行電解，制2.7噸Al需要多少kJ的電能？

（5）如果每度電的費(fèi)用為0.60元，試計(jì)算生產(chǎn)廠家每生產(chǎn)1噸鋁需付出的電費(fèi)為多少元？

Answer 1

（1）①人們的環(huán)境意識薄弱；②回收和提煉金屬的費(fèi)用較高；③鋁同其它廢物的分離較困難；④鋁本身價值并不高；⑤舊金屬的收集缺乏專門機(jī)構(gòu)。

（2）因?yàn)榻鸨蠕X的價值要高，另一方面，金活動性弱，容易回收。

（3）①Al₂O₃＋2NaOH＋3H₂O 2Na[Al(OH)₄]；②Na[Al(OH)₄]＋CO₂Al(OH)₃↓＋NaHCO₃

③2Al(OH)₃Al₂O₃+3H₂O。（4）1.8×10⁸kJ  （5）1.1×10⁴元

解析:

（1）回收鋁的過程中存在的困難很多，主要從以下幾個方面考慮：①舊金屬的收集；②與其它廢物的分離；③回收和提煉金屬的費(fèi)用；④金屬本身的價值；⑤人們的環(huán)境意識。（2）黃金是貴重金屬，并且不容易腐蝕變質(zhì)，因此容易回收，而鋁相對來說，價格較低，且容易被腐蝕，回收較為困難。（3）根據(jù)題意，可以將在鋁土礦加入足量NaOH溶液，氧化鋁溶解而Fe₂O₃和SiO₂不溶解，過濾后在濾液中通入足量的二氧化碳?xì)怏w生成Al(OH)₃，過濾后加熱使Al(OH)₃分解便得Al₂O₃。（4）2.7噸Al的物質(zhì)的量為2.7×10⁶ g÷27 g/mol＝1.0×10⁵ mol；則制2.7噸Al需要的電量為1.0×10⁵×3×10⁵C＝3.0×10¹⁰C；需要的電能為：3.0×10¹⁰×6×10^－3kJ＝1.8×10⁸kJ。（5）1×10⁶/27×3×10⁵×6×10^－3/3600×0.6＝1.1×10⁴元。