Question

【題目】鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注:SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。

（1）“堿溶”時的離子方程式為_____________________。

（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不變”或“減小”)。

（3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。

（4）鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________。

（5）向“過濾Ⅰ”所得濾液中通入過量的CO2，其離子方程式為：_____________________

Answer 1

【答案】 Al2O3+ 2OH-2 + H2O 減小 石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化 NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜 + CO2 +2H2O =Al（OH）3+ HCO3-

【解析】結合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時，其中的氧化鋁和二氧化硅可溶于強堿溶液，過濾后，濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，氫氧化鋁經(jīng)灼燒后分解為氧化鋁，最后電解熔融的氧化鋁得到鋁。碳酸鈉溶液經(jīng)電解后可以再生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進行循環(huán)利用。（1）氧化鋁為兩性氧化物，可溶于強堿溶液生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O ；（2）為了提高鋁土礦的浸取率，氫氧化鈉溶液必須過量，所以過濾Ⅰ所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應生成碳酸鈉和水，所以溶液的PH減��；（3）電解I過程中，石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化；（4）鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反應生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備；（5）向“過濾Ⅰ”所得濾液中通入過量的CO2，偏鋁酸鹽轉化為氫氧化鋁沉淀，其離子方程式為：AlO2-+ CO2 +2H2O =Al(OH)3↓+ HCO3-。