综合题12.0分
化学

16.(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:

注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。

阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O    (2)减小    (3)石墨电极被阳极上产生的氧气氧化

(4)4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑   H2  (5)氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜

解析

结合流程及题中信息可知,铝土矿在碱溶时,其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液,过滤后,滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝,最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。

(1)氧化铝为两性氧化物,可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 。