Question

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)的流程圖解答下列各題：

 

(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)氧化鋁熔點(diǎn)高達(dá)2 050 ℃，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是_________________________________________________。

(3)在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進(jìn)行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是： ____________________________(用化學(xué)方程式表示)。

(4)工業(yè)上制取金屬鎂時是電解熔融MgCl2，電解反應(yīng)方程式為____________________________，鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個用氯化物，一個用氧化物_____________________。

 

Answer 1

(1)Al2O3　碳素材料

(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2

(3)C＋O2 CO2

(4)MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑

因為MgO熔點(diǎn)太高，MgCl2熔點(diǎn)低，電解MgCl2耗能少。AlCl3是共價化合物，熔化時不能發(fā)生電離

【解析】該題以工業(yè)冶煉金屬鋁為載體考查了原料的判斷、原理的詮釋以及能

量的合理利用。

(1)鋁土礦的主要化學(xué)成分是Al2O3，另外還有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，電解前必須進(jìn)行提純。石油煉制、煤的干餾的固體物質(zhì)的成分為碳，具有導(dǎo)電性，可以作為陽極和陰極材料。

(2)純凈Al2O3的熔點(diǎn)很高，而其電解必須在熔融狀態(tài)下進(jìn)行，若采用純凈的Al2O3進(jìn)行電解，則加熱熔融需要耗費(fèi)大量的能量，所以工業(yè)上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化鈣(CaF2)助熔。

(3)工業(yè)冶煉鋁的關(guān)鍵操作是電解，電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，熔融物中的O2－失電子，生成O2，在電解過程中陽極的材料碳逐漸與生成的氧氣反應(yīng)，在高溫條件下生成CO2。

(4)因為MgCl2為離子化合物，熔融時能發(fā)生電離；AlCl3為共價化合物，熔融時不發(fā)生電離；再者MgO熔點(diǎn)很高，很難熔化，耗能太大。