Question

【题目】石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：
（注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2 ， 主要目的是 ．
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体I中的碳氧化物主要为 ， 由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为 ．
（3）步骤①为：搅拌、、所得溶液IV中的阴离子有 ．
（4）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为 ， 100kg初级石墨最多可获得V的质量为kg．
（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图2防腐示意图，并作相应标注．

Answer 1

【答案】
（1）通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失
（2）CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（3）过滤；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣
（4）AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O；CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8
（5）解：Cu的化学性质比石墨活泼，所以应用外接电流的阴极保护法保护Cu，故石墨作阳极，连接电源的正极，Cu作阴极，连接电源的负极，装置图为：

，

【解析】解：（1）石墨化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失，所以答案是：通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失；（2）石墨过量高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，80℃冷却得到的气体Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠，化学反应方程式为：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，所以答案是：CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；（3）金属氯化物的沸点均高于150℃，则固体Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2 ， 其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，搅拌、过滤得到溶液IV，故溶液IV中的阴离子有：AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣ ， 所以答案是：过滤；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣；（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇，由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，Al2O3的质量分数为5.1%，则100kg初级石墨中氧化铝的质量=100kg×5.1%=5.1kg，根据Al元素守恒，可知氢氧化铝的质量= =7.8kg；所以答案是：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8；