Question

由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：

(注：NaCl熔点为801 ℃；AlCl₃在181 ℃升华)

(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①____________________和②_____________________。

(2)将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl₂外还含有______；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______。

(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(4)镀铝电解池中，金属铝为______极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al₂Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为______________________________________。

(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_______________________________________________________________________。

Answer 1

答案  (1)①2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe

②4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si

(2)HCl和AlCl₃　NaCl

(3)Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O，H^＋＋OH^－===H₂O

(4)阳　Al＋4Cl^－－3e^－===AlCl，2Al＋7Cl^－－6e^－===Al₂Cl

(5)致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O₂、CO₂和H₂O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生

解析  (1)铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的方程式为

2Al＋Fe₂O₃Al₂O₃＋2Fe、4Al＋3SiO₂2Al₂O₃＋3Si。

(2)在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成HCl、NaCl和AlCl₃，由于温度是700 ℃，所以AlCl₃会升华变成气体，因此气泡的主要成分除Cl₂外还含有HCl和AlCl₃；NaCl熔点为801 ℃，此时NaCl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣肯定存在NaCl。

(3)尾气经冷凝后分为气体A和B，由框图可知A是氯气和氯化氢的混合气体，B是AlCl₃，因此用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O和H^＋＋OH^－===H₂O。

(4)既然是镀铝，所以铝必须做阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al₂Cl形式存在，所以阳极的电极反应式为Al＋4Cl^－－3e^－===AlCl；2Al＋7Cl^－－6e^－===Al₂Cl。

(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。