Question

【题目】由熔盐电解法获得的粗铝含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于钢材镀铝。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）在用废碱液处理气体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，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极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

【答案】（1）①2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe；②4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si；（2）HCl和AlCl3；NaCl；（3）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 、H＋＋OH－===H2O；（4）阳，Al＋4Cl－－3e－===AlCl4－2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl7－；（5）氧化膜能隔绝空气，阻碍钢材被腐蚀。

【解析】试题分析：（1）①Al的金属性强于铁，和氧化铁发生铝热反应，2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，石英砂的成分是SiO2，能与Al发生置换反应，因此反应是4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si；（2）粗铝中含有一定量的金属钠和氢气，H2＋Cl2=2HCl，2Na＋Cl2=2NaCl，2Al＋3Cl2=2AlCl3，AlCl3易升华，因此除氯气外还含有HCl和AlCl3(g)；NaCl熔点是801℃，而此时的温度是700℃，滤渣中为NaCl；（3）根据（2）的分析，以及流程，则气体A为Cl2和HCl，H＋OH－=H2O，Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O；（4）既然是镀铝，所以铝必须作阳极，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＋4Cl－－3e－===AlCl4－，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl7－；（5）铝在空气中易形成一层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。