Question

【化學(xué)-選修2 化學(xué)與技術(shù)】

下圖是傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程圖。結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖回答下列問題：

（1）工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是________(填化學(xué)式)。石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品__________(填物質(zhì)名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。

（2）在金屬鋁的冶煉中加入冰晶石和氟化鈣的目的是________

（3）在冶煉過程中，陽極材料需要定期進(jìn)行更換，原因是氧化鋁溶解并和部分冰晶石發(fā)生反應(yīng)生成Al2OF62-，寫出該反應(yīng)的離子方程式________________。若電解的總反應(yīng)為2Al2O3+3C3CO2+4Al，則陽極的電極反應(yīng)式為_______________。

（4）冰晶石能在堿性溶液中分解，寫出冰晶石與足量NaOH溶液反應(yīng)生成兩種鈉鹽的化學(xué)方程式______________。

（5）已知生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能為1．8x106J，9g鋁制飲料罐可回收能量為0．2kJ，則鋁制飲料罐的熱回收效率η=_____________。（熱回收效率= 回收能量/生產(chǎn)耗能 x100%）

Answer 1

（1）Al2O3；碳素材料；（2）降低Al2O3的熔點(diǎn)，減少熔融電解質(zhì)的能耗；（3）Al2O3＋4AlF63－===3Al2OF62－＋6F－；C+2 Al2OF62－+12F－－4e－===CO2+4 AlF；（4）＋4NaOH===6NaF＋NaAlO2＋2H2O；（5）0．033%。

【解析】

試題分析：(1)鋁土礦的成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2，主要成分是Al2O3；電解時(shí)的陰陽級(jí)材料是能導(dǎo)電的，一般是金屬和石墨，而石油煉制和煤的干餾中不含金屬，因此石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品是碳素材料作電解鋁的陰極好陽極材料；(2)金屬鋁冶煉是電解熔融狀態(tài)下氧化鋁，因?yàn)檠趸�鋁的熔點(diǎn)非常高，消耗大量的電能，因此加入冰晶石和氟化鈣可以降低氧化鋁的熔點(diǎn)，減少電能的消耗；（3）冰晶石Na3[AlF6]，氧化鋁和冰晶石生成Al2OF62－和F－，根據(jù)反應(yīng)前后原子個(gè)數(shù)守恒，Al2OF62－系數(shù)為3，則AlF63－系數(shù)4，化學(xué)反應(yīng)方程式：Al2O3＋4AlF63－===3Al2OF62－＋6F－；電解時(shí)陽極是失電子，化合價(jià)升高，根據(jù)總反應(yīng)C的化合價(jià)由0→＋4，C參與了正極反應(yīng)，冰晶石在整個(gè)電解過程中降低氧化鋁的熔點(diǎn)，反應(yīng)前后質(zhì)量不變，陽極電極反應(yīng)：C+2 Al2OF62－+12F－－4e－===CO2↑+4 AlF；(4)(4)冰晶石Na3[AlF6]與足量NaOH溶液反應(yīng)生成兩種鈉鹽，根據(jù)元素守恒和原子個(gè)數(shù)守恒，Na作陽離子，Al作為陰離子AlO2－，F(xiàn)作為陰離子F－，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：＋4NaOH===6NaF＋NaAlO2＋2H2O；（5）9gAl的物質(zhì)的量=mol=mol，生產(chǎn)mol鋁消耗的電能為×1.8×106=6×105J，則熱回收效率η=×100%=0.033%。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、材料的成分、化學(xué)計(jì)算等相關(guān)知識(shí)。

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：電解池 考點(diǎn)2：鎂鋁及其化合物 試題屬性

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