下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图,结合铝生产的流程图解答下列各题:(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿,铝土矿的主要成分是__________(填化学式)。石
题型:不详难度:来源:
下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图,结合铝生产的流程图解答下列各题:
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿,铝土矿的主要成分是__________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。 (2)氧化铝熔点高达2 050 ℃,工业上为了降低能量消耗,在金属铝的冶炼中采取的措施是_________________________________________________。 (3)在冶炼过程中,阳极材料需要定期地进行更换,原因是该极材料不断被消耗,产生这种现象的原因是: ____________________________(用化学方程式表示)。 (4)工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2,电解反应方程式为____________________________,镁和铝都是活泼金属,为什么在电解冶炼过程中,一个用氯化物,一个用氧化物_____________________。 |
答案
(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↑ 因为MgO熔点太高,MgCl2熔点低,电解MgCl2耗能少。AlCl3是共价化合物,熔化时不能发生电离 |
解析
该题以工业冶炼金属铝为载体考查了原料的判断、原理的诠释以及能 量的合理利用。 (1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3,另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等,电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏的固体物质的成分为碳,具有导电性,可以作为阳极和阴极材料。 (2)纯净Al2O3的熔点很高,而其电解必须在熔融状态下进行,若采用纯净的Al2O3进行电解,则加热熔融需要耗费大量的能量,所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)助熔。 (3)工业冶炼铝的关键操作是电解,电解时阳极发生氧化反应,熔融物中的O2-失电子,生成O2,在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应,在高温条件下生成CO2。 (4)因为MgCl2为离子化合物,熔融时能发生电离;AlCl3为共价化合物,熔融时不发生电离;再者MgO熔点很高,很难熔化,耗能太大。 |
举一反三
铝的阳极氧化是一种常用的金属表面处理技术,它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜,该氧化膜不溶于稀硫酸。 某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟铝表面“钝化”的产生过程。 (1)配制实验用的溶液。要配制200 mL密度为1.2 g/cm3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液,需要称取________g NaOH固体。 (2)把铝片浸入热的16%的NaOH溶液中约半分钟左右洗去油污,除去表面的氧化膜,取出用水冲洗,写出除去氧化膜的离子方程式:________。 (3)按下图组装好仪器,接通开关K,通电约25 min。在阳极生成氧化铝,阴极产生气体。
写出该过程中的电极反应式: 阳极:_________________________________________; 阴极:_________________________________________。 (4)断开电路,取出铝片,用质量分数为1%的稀氨水中和表面的酸液,再用水冲洗干净。写出该过程发生反应的离子方程式:______________________。 |
X、Y、Z分别是三种常见的金属或非金属单质, M、N、R是常见的三种氧化物。其中一种具有高熔点,而且有如下反应(条件未标出,方程未配平):(1)X+Z→N;(2)M+X→N;(3)M+Y→R+X 。若X是非金属,则组成Y单质的元素在周期表中的位置是( )A.第二周期ⅣA族 | B.第三周期ⅡA族 | C.第二周期ⅥA族 | D.第三周期ⅣA族 |
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从明矾[KAl(SO4)2·12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下:
明矾焙烧的化学方程式为:4KAl(SO4)2·12H2O+3S=2K2SO4 +2Al2O3+9SO2↑+48H2O 请回答下列问题: (1)在焙烧明矾的反应中,氧化剂是 。 (2)步骤②中,为提高浸出率,可采取的措施有 。A.粉碎固体混合物 | B.降低温度 | C.不断搅拌 | D.缩短浸泡时间 | (3)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 。 (4)步骤③电解的化学方程式是 ,电解池的电极是用碳素材料做成,电解过程中,阳极材料需要定期更换,原因是: 。 (5)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,则该电池的正极电极反应式是 。 (6)焙烧a吨明矾(摩尔质量为b g/mol),若SO2的转化率为96%,可生产质量分数为98%的H2SO4质量为 吨(列出计算表达式)。 |
用铝热法还原下列化合物,制得金属各1 mol时,消耗铝最少的是( )。 |
将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量的该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )。A.3 mol·L-1 HCl溶液 | B.4 mol·L-1 HNO3溶液 | C.8 mol·L-1 NaOH溶液 | D.18 mol·L-1 H2SO4溶液 |
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