Question

【題目】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(yáng)極材料。
（2）氧化鋁熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，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(guò)程中，陽(yáng)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(shí)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(guò)程中，一個(gè)用氯化物，一個(gè)用氧化物。

Answer 1

【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?yàn)镸gO熔點(diǎn)太高，MgCl2熔點(diǎn)低，電解MgCl2耗能少。AlCl3是共價(jià)化合物，熔化時(shí)不能發(fā)生電離
【解析】(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(yáng)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(shí)陽(yáng)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(guò)程中陽(yáng)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?yàn)镸gCl2為離子化合物，熔融時(shí)能發(fā)生電離；AlCl3為共價(jià)化合物，熔融時(shí)不發(fā)生電離；再者M(jìn)gO熔點(diǎn)很高，很難熔化，耗能太大。