Question

铝可以从铝土矿中获取，铝土矿是不纯净的铝的氧化物(杂质为Fe₂O₃和SiO₂)，它是非再生资源．假如我们对铝的消费保持现有速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右．由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的．但是在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等(已知1 mol电子电量荷约为10⁵ C)．

(1)试说明回收铝的过程中存在的困难．

(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？

(3)常温下，SiO₂同强碱或强酸是很难反应的，现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的Al₂O₃．试设计一个适用于工业生产上提纯Al₂O₃的实验方案，用化学方程式表示提纯的过程．

(4)制取1 mol　Al理论上需要多少库仑的电荷量？

(5)假定用6 V的直流电源进行电解，制2.7吨铝需要多少千焦的电能？(请列式并计算)

(6)在1.01×10⁵ Pa，27℃时，每生产1 mol　Al，理论上在阳极生成O₂的体积为多少升？(请列式并计算)

(7)如果每度电的费用为0.60元，试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元．(1度电＝3600 kJ)(请列式计算)

Answer 1

答案：
解析：

(1)回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环境意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较高；③铝同其他废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门的机构． 　　(2)金比铝价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收． 　　(3)Fe2O3和SiO2与强碱都不反应，因此可把铝土矿溶于强碱溶液中，过滤除去杂质，即得到偏铝酸钠溶液，往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应，所以要得到较多的沉淀，最好加弱酸，方程式表示为： 　　①Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O 　　②NaAlO2＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋NaHCO3 　　③2Al(OH)3＝Al2O3＋3H2O 　　(4)这是一个涉及氧化还原反应的问题．氧化铝要被还原成单质铝，化合价必须从＋3降低到0，即要得到1 mol　Al必须转移3 mol的电子，所需电荷量为3×105C． 　　(5)直接代入物理中有关电能的计算公式，可得：2.7×106/27×3×105×6×10－3kJ＝1.8×108 kJ． 　　(6)根据电解方程：2Al2O3＝4Al＋3O2↑，每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O2，由于此状态是非标准状态，要求氧气的体积还要进行体积的转化．300×0.75×22.4/273＝18.5 L． 　　(7)1×106/27×3×105×6×10－3/3 600×0.6＝1.1×104