Question

18．阿爾闊（Alcoa）法冶鋁是電解無水AlCl₃的熔鹽混合物制鋁，其生產(chǎn)流程如圖1（其中虛線是電解Al₂O₃制鋁）：

（1）濾液B中加入Ca（OH）₂（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為NaOH溶液循環(huán)利用；在上述轉(zhuǎn)化中除氣體A外，還有Cl₂可循環(huán)利用．
（2）寫出Al₂O₃轉(zhuǎn)化為無水AlCl₃的化學(xué)方程式2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；如何從反應(yīng)后的混合氣體中分離出無水AlCl₃？冷凝
（3）NaCl-KCl混合鹽熔化溫度隨NaCl的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)[x（NaCl）]變化曲線如圖2：
①KCl的熔點為771℃；在熔點最低時，NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$（列出計算式，不必算出結(jié)果）．
②無水AlCl₃在NaCl-KCl熔鹽中熔解并電離，經(jīng)測定此混合熔液中含有大量[AlCl₄]^-，其離子方程式為Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-；此混合熔液的電荷守恒式為n（Na⁺）+n（K⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）+n（AlCl₄^-）；（假設(shè)含鋁的微粒只有Al³⁺和[AlCl₄]^-）；電解此混合熔液陰極反應(yīng)為Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-，其原因是氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，優(yōu)先在陰極得電子；從電解過程來分析阿爾闊法冶鋁的優(yōu)點是NaCl-KCl混合鹽易得，節(jié)約能源．

Answer 1

分析 根據(jù)題中流程可知，鋁土礦中加氫氧化鈉溶液，過濾可得濾液A為偏鋁酸鈉溶液，濾液A中通入二氧化碳?xì)怏w后過濾可得固體氫氧化鋁和濾液B為碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液中加入氫氧化鈣可生成氫氧化鈉進(jìn)行循環(huán)利用，氫氧化鋁固體灼燒生成氧化鋁，氧化鋁電解得鋁，氧化鋁與碳和氯氣反應(yīng)生成氣體A為二氧化碳和無水氯化鋁，無水氯化鋁在熔鹽條件下電解得氣體B為氯氣，同時得鋁，氯氣循環(huán)利用，據(jù)此答題；

解答 解：根據(jù)題中流程可知，鋁土礦中加氫氧化鈉溶液，過濾可得濾液A為偏鋁酸鈉溶液，濾液A中通入二氧化碳?xì)怏w后過濾可得固體氫氧化鋁和濾液B為碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液中加入氫氧化鈣可生成氫氧化鈉進(jìn)行循環(huán)利用，氫氧化鋁固體灼燒生成氧化鋁，氧化鋁電解得鋁，氧化鋁與碳和氯氣反應(yīng)生成氣體A為二氧化碳和無水氯化鋁，無水氯化鋁在熔鹽條件下電解得氣體B為氯氣，同時得鋁，氯氣循環(huán)利用，
（1）根據(jù)上面的分析可知，濾液B中加入Ca（OH）₂ 轉(zhuǎn)化為NaOH溶液循環(huán)利用，在上述轉(zhuǎn)化中除氣體A外，還有氣體B即Cl₂可循環(huán)利用，
故答案為：Ca（OH）₂；Cl₂；
（2）氧化鋁與碳和氯氣反應(yīng)生二氧化碳和無水氯化鋁，反應(yīng)方程式為2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂，用冷凝的方法可從反應(yīng)后的混合氣體中分離出無水AlCl₃，
故答案為：2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;700-900℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂；冷凝；
（3）①根據(jù)NaCl-KCl混合鹽熔化溫度隨NaCl的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)[x（NaCl）]變化曲線圖可知，KCl的熔點為 771℃，在熔點最低時，NaCl的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)為0.506，此時NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 $\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$，
故答案為：771℃；$\frac{0.506×58.5}{0.506×58.5+0.494×74.5}$；
②無水AlCl₃在NaCl-KCl熔鹽中熔解并電離，經(jīng)測定此混合熔液中含有大量[AlCl₄]^-，其離子方程式為 Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-，此混合熔液的電荷守恒式為Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-，電解此混合熔液陰極上是氧化性強的陽離子得電子，所以反應(yīng)為Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-，其原因是氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，優(yōu)先在陰極得電子；從電解過程來分析阿爾闊法冶鋁的優(yōu)點是NaCl-KCl混合鹽易得，節(jié)約能源，
故答案為：Al³⁺+4Cl^-?[AlCl₄]^-；n（Na⁺）+n（K⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）+n（AlCl₄^-）；Al³⁺+3e^-=Al或[AlCl₄]^-+3e^-=Al+4Cl^-；氧化性Al³⁺大于Na⁺、K⁺，優(yōu)先在陰極得電子；NaCl-KCl混合鹽易得，節(jié)約能源．

點評 本題考查了混合物分離、提純及操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，正確理解實驗?zāi)康募胺磻?yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實驗基本操作方法，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．