Question

3．由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質可采用吹氣精煉法除去，產生的尾氣經處理后可用于鋼材鍍鋁，工藝流程如下：
（已知：NaCl熔點為801℃；AlCl₃在181℃升華；固體直接變為氣體叫做升華）

（1）把NaCl和AlCl₃的固體混合物置于如圖所示的裝置的一端，加熱到181 （最低溫度）℃，即可分離NaCl和AlCl₃?
（2）將Cl₂連續通入坩堝中的粗鋁熔體里，雜質隨氣泡上浮除去?氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃；固態雜質黏附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在的物質是NaCl?
（3）用廢堿液處理氣體A的過程中，所發生反應的離子方程式有：①H++OH═H₂O，②Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O?
（4）鍍鋁電鍍池中，金屬鋁為陽 極，熔融鹽電鍍池中存在Na⁺?K⁺?AlCl₄^-?Al₂Cl₇^-等離子?鋼材表面（電極）的電極反應式為AlCl₄^-+3e^-═Al+4Cl^-或Al₂O₇^-+6e^-=2Al+7Cl^-?
（5）鋼材鍍鋁后，在表面氧化成致密的氧化鋁膜，避免鋼材接觸空氣而防止鋼材被腐蝕?

Answer 1

分析 粗鋁700°C通入氯氣在坩堝中精煉，將Cl₂連續通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去．氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃，除渣得到高純鋁液和尾氣，高純鋁液冷卻得到高純鋁錠，尾氣冷凝得到氣體A為Cl₂，廢堿液回收得到回收液；B固體加入氯化鈉氯化鉀加熱得到熔融鹽電鍍得到鍍鋁制品；
（1）NaCl熔點為801℃；AlCl₃在181℃升華，據此分析分離的溫度；
（2）根據題中信息：NaCl熔點為801℃；AlCl₃在181℃升華，在結合物質之間的反應來分析；
（3）酸性氣體能和強堿反應，用燒堿來處理尾氣，氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（4）電鍍池中鍍件金屬作陽極，金屬發生氧化反應，鋼材做陰極得到電子發生還原反應，熔融鹽電鍍池中存在Na⁺?K⁺?AlCl₄^-?Al₂Cl₇^-等離子分析；
（5）根據氧化鋁的性質穩定來回答，鋁金屬表面形成的致密氧化鋁膜具有保護作用．

解答 解：粗鋁700°C通入氯氣在坩堝中精煉，將Cl₂連續通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去．氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃，除渣得到高純鋁液和尾氣，高純鋁液冷卻得到高純鋁錠，尾氣冷凝得到氣體A為Cl₂，廢堿液回收得到回收液；B固體加入氯化鈉氯化鉀加熱得到熔融鹽電鍍得到鍍鋁制品；
（1）NaCl熔點為801℃；AlCl₃在181℃升華，把NaCl和AlCl₃的固體混合物置于如圖所示的裝置的一端，加熱到181℃氯化鋁變化為氣體升華，在另一端冷凝分離，
故答案為：181；
（2）粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，鈉、鋁和氯氣反應生成了氯化鈉和氯化鋁，氫氣和氯氣發生反應生成氯化氫，其中氯化鈉熔點為801℃，較高，是固態雜質隨氣泡上浮，氣泡的主要成分除Cl₂外還含有H₂、HCl、AlCl₃，故答案為：H₂、HCl、AlCl₃；NaCl；
（3）A中有氯氣以及氯化氫，均能和燒堿反應，用于尾氣處理，實質為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）電鍍池中鍍件金屬鋁作陽極，金屬鋁失電子發生氧化反應，鋼材做陰極，表面（電極）的電極反應式為：AlCl₄^-+3e^-═Al+4Cl^-或Al₂O₇^-+6e^-=2Al+7Cl^-，
故答案為：陽；Al₂O₇^-+6e^-=2Al+7Cl^-；
（5）鋁金屬表面形成的致密氧化鋁膜具有保護作用，致密的氧化膜能隔絕鋼材與空氣中的O₂、CO₂和H₂O等接觸，使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發生，
故答案為：氧化鋁膜．

點評 本題考查了物質分離提純的流程分析判斷，物質性質和試劑作用于產物的判斷是解題關鍵，是一道有關金屬的工業制備知識題目，考查角度廣，難度中等．