Question

据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。

如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

请回答：

（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2050 ℃，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？原因是：

_________________________________________________________________。　

 

Answer 1

【答案】

（1）Al₂O₃（2分）；石墨(或碳)（2分）

（2）加入冰晶石(Na₃AlF₆)和少量CaF₂ （2分）  

（3）2C＋O₂2CO （3分）      

（4）MgCl₂（熔融）Mg + Cl₂↑（3分）（要注明“电解”条件）熔点太高，MgCl₂熔点低，熔化时能发生电离而导电；AlCl₃是共价化合物，熔化时不能发生电离（3分）

【解析】

试题分析：（1）铝土矿的主要化学成分是Al₂O₃，另外还有SiO₂，Fe₂O₃、TiO₂、H₂O等，电解前必修进行提纯；石油炼制和煤的干馏的固体物质成分是碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。（2）纯净的Al₂O₃熔点非常高，而其电解必修是在其熔融状态下进行，若采用纯净的Al₂O₃进行电解，则加热熔融需要消耗大量的能量，所以工业上采取加入冰晶石(Na₃AlF₆)和少量氟化钙（CaF₂）的方法降低熔点。（3）工业炼铝的关键技术是电解，电解时阳极发生氧化反应，O^2－失电子变成O₂，在电解过程中阳极材料碳会逐渐与氧气发生反应转变成CO。即化学方程式为：2C＋O₂2CO。（4）MgCl₂是离子化合物，熔融时能发生电离，AlCl₃是共价化合物，熔融时不发生电离，再者氧化镁熔点很高，耗能太大。MgCl₂的电解方程式为：MgCl₂（熔融）Mg + Cl₂↑

考点：该题以工业炼铝为载体考查原料的判断、原理的诠释以及能量的合理利用。