Question

由电解法获得的粗铝中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．工艺流程如图所示：（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，其中石英砂与铝反应的化学方程式为

 

．
（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，熔融盐电镀液中铝元素和氮元素主要以AlCl4-形式存在，铝电极的主要电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：粗铝700°C通入氯气在坩埚中精炼，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H₂、HCl、AlCl₃，除渣得到高纯铝液和尾气，高纯铝液冷却得到高纯铝锭，尾气冷凝得到气体A为Cl2，废碱液回收得到回收液；B固体加入氯化钠氯化钾加热得到熔融盐电镀得到镀铝制品；
（1）根据氧化铁和石英砂（主要成分是二氧化硅）能分别与铝发生置换反应来书写方程式；
（2）根据题中信息：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华，在结合物质之间的反应来分析；
（3）酸性气体能和强碱反应，用烧碱来处理尾气；
（4）电镀池中镀件金属作阳极，金属发生氧化反应；

解答： 解：（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，其中石英砂与铝反应的化学方程式为：4Al+3SiO₂

高温  .

3Si+2Al₂O₃，故答案为：4Al+3SiO₂

高温  .

3Si+2Al₂O₃；
（2）粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，其中氯化钠熔点为801℃，较高，是固态杂质随气泡上浮，气泡的主要成分除Cl₂外还含有H₂、HCl、AlCl₃，故答案为：H₂、HCl、AlCl₃；NaCl；
（3）A中有氯气以及氯化氢，均能和烧碱反应，用于尾气处理，实质为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O；
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂，OH⁺+OH^-=H₂O；
（4）电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应，Al-3e^-+4Cl^-═AlCl₄^-；
故答案为：Al-3e^-+4Cl^-═AlCl₄^-；

点评：本题考查了物质分离提纯的流程分析判断，物质性质和试剂作用于产物的判断是解题关键，是一道有关金属的工业制备知识题目，考查角度广，难度较大．