Question

10．鋁是應(yīng)用廣泛的金屬．以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含SiO₂和Fe₂O₃等雜質(zhì)）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注：SiO₂在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀．
（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO₃溶液，溶液的pH減小 （填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al₂O₃，電解過程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O₂氧化．
（4）“電解Ⅱ”是電解Na₂CO₃溶液，原理如圖所示．

陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為4CO₃^2-+2H₂O-4e^-═4HCO₃^-+O₂↑，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為H₂．
（5）鋁粉在1000℃時(shí)可與N₂反應(yīng)制備AlN．在鋁粉中添加少量NH₄Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH₄Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al₂O₃薄膜．

Answer 1

分析 以鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含SiO₂和Fe₂O₃等雜質(zhì)）為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時(shí)Fe₂O₃不反應(yīng)，由信息可知SiO₂在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe₂O₃、鋁硅酸鈉，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成Al（OH）₃，過濾II得到Al（OH）₃，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na₂CO₃溶液，結(jié)合圖可知，陽(yáng)極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，以此來(lái)解答．

解答 解：（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO₃溶液，與NaAlO₂反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，堿性為OH^-＞AlO₂^-＞CO₃^2-，可知溶液的pH減小，故答案為：減小；
（3）“電解Ⅰ”是電解熔融 Al₂O₃，電解過程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，因石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O₂氧化，
故答案為：石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O₂氧化；
（4）由圖可知，陽(yáng)極反應(yīng)為4CO₃^2-+2H₂O-4e^-═4HCO₃^-+O₂↑，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為H₂，
故答案為：4CO₃^2-+2H₂O-4e^-═4HCO₃^-+O₂↑；H₂； 
（5）鋁粉在1000℃時(shí)可與N₂反應(yīng)制備AlN．在鋁粉中添加少量NH₄Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH₄Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al₂O₃薄膜，故答案為：NH₄Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al₂O₃薄膜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純，為高頻考點(diǎn)，把握流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純方法、實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意水解、電解原理及元素化合物知識(shí)的應(yīng)用，題目難度中等．