Question

【题目】金属铝用途广泛，工业上利用铝矾土矿(主要成分是Al2O3)制备金属铝。

(1)首先获得纯净的Al2O3，其工艺流程如图：

①滤液中通入过量CO2时主要反应的离子方程式是___。

②煅烧生成氧化铝的化学方程式是___。

(2)将Al2O3溶解于熔融的冰晶石(助熔剂)中，以碳素材料为阴极，石墨棒为阳极，进行电解。

①下列关于Al2O3的说法正确的是___(填字母)。

A. Al2O3属于电解质 B. Al2O3属于离子化合物

C. Al2O3属于碱性氧化物 D. Al2O3的熔点低，可作耐火材料

②阳极石墨棒需要不断补充，写出电极反应式并简述其原因：________。

Answer 1

【答案】AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓ 2Al(OH)3Al2O3+3H2O AB 阳极反应式是2O2--4e-=O2↑，在高温条件下，反应产生的氧气会与石墨反应生成CO2气体而不断消耗阳极材料，故阳极应不断补充。

【解析】

(1)氧化铝为两性氧化物，铝矾土矿加入氢氧化钠溶液，氧化铝与NaOH溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，将不能反应的杂质过滤除去，然后向滤液中通入过量的二氧化碳可生成氢氧化铝沉淀，将沉淀经过滤、洗涤、干燥得纯净Al(OH)3，Al(OH)3煅烧可得到Al2O3；

(2) Al2O3为离子化合物，在熔融状态下可导电，Al2O3可用于冶炼铝，电解时，单质铝在阴极生成，阳极生成O2，如用石墨作阳极，则氧气与碳反应生成二氧化碳而不断消耗，应不断补充。

(1)①滤液中含有NaAlO2，向偏铝酸钠溶液中通入足量二氧化碳气体，反应生成氢氧化铝沉淀，同时生成碳酸氢根离子，反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓；

②Al(OH)3不稳定，加热分解生成氧化铝和水，反应的方程式为2Al(OH)3Al2O3+3H2O；

(2)①A. Al2O3在熔融状态下能够电离产生Al3+、O2-，因而在熔融状态下可导电，所以Al2O3属于电解质，A正确；

B. Al2O3在熔融状态可断裂离子键，能够电离产生Al3+、O2-，所以Al2O3是离子化合物，B正确；

C. Al2O3既能与酸反应产生盐和水，也能与碱反应产生盐和水，所以Al2O3属于两性氧化物，C错误；

D. Al2O3的离子之间以强烈的离子键结合，断裂消耗很高能量，所以Al2O3的熔点很高，故可作耐火材料，D错误；

故合理选项是AB；

②电解时Al3+在阴极得到电子变为单质Al，所以金属铝在阴极生成；O2-在阳极失去电子变为O2产生，阳极反应式是2O2--4e-=O2↑，如用石墨作阳极，则反应产生的氧气会与阳极上的碳反应生成CO2气体而不断消耗，故阳极石墨应不断补充。