【2017江苏卷】(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。
正确答案
(1)Al2O3 2OH-=2AlO2- H2O
(2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
(4)4CO32- 2H2O-4e-=4HCO3- O2↑ H2
(5)氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜
解析
(1)氧化铝为两性氧化物,可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al2O3 2OH-=2AlO2- H2O 。
(2)为了提高铝土矿的浸取率,氢氧化钠溶液必须过量,所以过滤1所得滤液中含有氢氧化钠,加入碳酸氢钠溶液后,氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水,所以溶液的pH减小
(3)电解1过程中,石墨阳极上氧离子被氧化为氧气,在高温下,氧气与石墨发生反应生成气体,所以石墨电极极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化
(4)由图中信息可知,生成氧气的为阳极室,溶液中水电力的氢氧根离子被放电生成氧气,破坏了水的电离平衡,碳酸根结合氢离子转化为碳酸氢根,所以电解反应为4CO32- 2H2O-4e-=4HCO3- O2↑,阴极室氢氧化钠溶液浓度变大,说明水电离的氢离子放电生成氢气而破坏水的电离平衡,所以阴极产生的物质A为氢气
(5)氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜
考查方向
离子方程式的书写;电解池的相关内容
解题思路
结合流程及题中信息可知,铝土矿在碱溶时,其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液,过滤后,滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝,最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。
(1)氧化铝为两性氧化物,可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水
(2)为了提高铝土矿的浸取率,氢氧化钠溶液必须过量,所以过滤1所得滤液中含有氢氧化钠,加入碳酸氢钠溶液后,氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水,所以溶液的pH减小
(3)电解1过程中,石墨阳极上氧离子被氧化为氧气,在高温下,氧气与石墨发生反应生成气体
(4)由图中信息可知,生成氧气的为阳极室,溶液中水电力的氢氧根离子被放电生成氧气,破坏了水的电离平衡,碳酸根结合氢离子转化为碳酸氢根阴极室氢氧化钠溶液浓度变大,说明水电离的氢离子放电生成氢气而破坏水的电离平衡
(5)氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜
易错点
电离方程式不能正确书写
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