Question

【題目】鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦 (主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如圖：

注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。

(1)Al的原子結構示意圖為_________；Al與NaOH溶液反應的離子方程式為________。

(2)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_______________。

(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。

(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應式為_________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為____________。

Answer 1

【答案】 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 石墨電極被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ H2

【解析】

以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)）為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應生成Al（OH）3，過濾II得到Al（OH）3，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na2CO3溶液，結合圖可知，陽極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣；據(jù)以上分析解答。

(1)A1原子的核電荷數(shù)為13，原子結構示意圖為；A1與NaOH溶液反應的離子方程式為：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑；

(2)“堿溶”時氧化鋁與堿反應生成偏鋁酸鈉，離子方程式為：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3得到氧氣和鋁；電解過程中作陽極的石墨易消耗，是因為陽極生成的氧氣與陽極材料碳反應，不斷被消耗；

(4)由圖可知，陽極區(qū)水失去電子生成氧氣，剩余的氫離子結合碳酸根生成碳酸氫根，電極方程式為4CO32-+2H2O-4e- ═4HCO3-+O2↑，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為H2。