Question

【題目】下圖是傳統的工業生產金屬鋁的基本流程圖，結合鋁生產的流程圖解答下列各題：

（1）工業冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是(填化學式)。石油煉制和煤的干餾產品(填物質名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。
（2）氧化鋁熔點高達2050℃，工業上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是。
（3）在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產生這種現象的原因是：(用化學方程式表示)。
（4）工業上制取金屬鎂時是電解熔融MgCl2 ， 電解反應方程式為 ， 鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個用氯化物，一個用氧化物。

Answer 1

【答案】
（1）Al2O3；碳素材料
（2）加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
（3）C＋O2 CO2
（4）MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑；因為MgO熔點太高，MgCl2熔點低，電解MgCl2耗能少。AlCl3是共價化合物，熔化時不能發生電離
【解析】(1)鋁土礦的主要化學成分是Al2O3 ， 另外還有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，電解前必須進行提純。石油煉制、煤的干餾的固體物質的成分為碳，具有導電性，可以作為陽極和陰極材料。(2)純凈Al2O3的熔點很高，而其電解必須在熔融狀態下進行，若采用純凈的Al2O3進行電解，則加熱熔融需要耗費大量的能量，所以工業上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化鈣(CaF2)助熔。(3)工業冶煉鋁的關鍵操作是電解，電解時陽極發生氧化反應，熔融物中的O2－失電子，生成O2 ， 在電解過程中陽極的材料碳逐漸與生成的氧氣反應，在高溫條件下生成CO2。(4)因為MgCl2為離子化合物，熔融時能發生電離；AlCl3為共價化合物，熔融時不發生電離；再者MgO熔點很高，很難熔化，耗能太大。