Question

由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：

（注：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华）

（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①          和②             。

（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl₂外还含有               ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在                 。

（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为                     。

（4）镀铝电解池中，金属铝为        极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl₄^― 和Al₂Cl₇^―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为                。

（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是             。

Answer 1

【解析】本题考察物质的提纯、实验条件的选择、方程式的书写、原电池及电解的应用。

（1）铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的方程式为

2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe、4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si。

（2）在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成HCl、NaCl和AlCl₃，由于温度是700℃，所以AlCl₃会升化变成气体，因此气泡的主要成分除Cl₂外还含有HCl和AlCl₃；NaCl熔点为801℃，此时NaCl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在NaCl。

（3）尾气经冷凝后分为气体A和B，由框图可知A是氯气和氯化氢的混合气体，B是AlCl₃，因此用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl₂＋2OH^－=Cl^－＋ClO^－＋H₂O和H⁺+OH^－＝H₂O。

（4）既然是镀铝，所以铝必需作阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以AlCl₄^― 和Al₂Cl₇^―形式存在，所以阳极的电极反应式为Al +7 AlCl₄^――3e^－＝4Al₂Cl₇^―。

（5）铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。

【答案】（1）①2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe     ②4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si。

（2）H₂和AlCl₃；NaCl

（3）Cl₂＋2OH^－=Cl^－＋ClO^－＋H₂O。

（4）阳极  Al +7 AlCl₄^――3e^－＝4Al₂Cl₇^―。

（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O₂、CO₂和H₂O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。