Question

工业上Na、Ca、Mg都可以用电解其熔融的氯化物而制得。

（1）写出电解制取Ca、Mg的反应方程式：____________________________________、_________________________________________。

（2）钾却不能用电解熔融的KCl方法制备，因为金属钾易溶解在熔融的KCl中而有危险，可利用Na+KClNaCl+K↑来制备钾。参考下表数据回答问题。

物质	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3	Na	K	NaCl	KCl
熔点/℃	2852	2072	714	190（2.5×105Pa）	97.8	63.7	801	770
沸点/℃	3600	2982	1412	182.7	883	774	1413	1500

①该反应适宜选择在什么温度范围内进行？

②该反应主要应用什么化学原理？

（3）Al的制备不能用电解熔融AlCl₃的方法，而采用电解熔融Al₂O₃的方法，请回答以下问题：

①为什么不直接电解AlCl₃?

②工业上为什么不用Na还原AlCl₃制备Al?

③电解Al₂O₃时，为什么还要加冰晶石（助熔剂）？

（4）工业上常用电解熔融MgCl₂的方法生产Mg，为什么不用电解熔融MgO的方法生产Mg？

Answer 1

（1）根据题意，直接写出反应方程式：

（2）①801—883 ℃。②Na与KCl的反应是可逆反应，要想用Na顺利置换出K，根据平衡移动原理，使平衡向正反应方向移动，最佳选择是减少生成物K的量，即K以蒸气的形式逸出，其他物质仍保留在体系中，故反应温度控制在801—883 ℃之间，此时K为气态，Na、NaCl、KCl为液态。

（3）①AlCl₃熔沸点较低，是共价化合物，熔化时很难电解出离子，不能导电，因此无法冶炼Al。

②可以用钠还原AlCl₃制备Al，但原料金属钠成本较高，会消耗大量的电能，且钠易被氧化、难保存，故工业上不用此法获得大量的Al。

③Al₂O₃的熔点较高（2072 ℃），直接电解时需要提供大量的热量使其熔化，加入冰晶石（Na₃AlF₆)后，在助熔剂的作用下（助熔剂的熔点一般很低），略加热Al₂O₃就会熔化且易电解出Al³⁺、O^2-，这样有利于电解的顺利进行，既缩短时间又节约能源。

（4）MgCl₂、MgO都是离子化合物，熔融状态下都能电离，但MgCl₂的熔点远低于MgO，故不用电解MgO的方法生产Mg。