由熔盐电解法获得的粗铝含有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钢材镀铝。工艺流程如下:
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(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A的过程中,所发生反应的离子方程式为 。
(4)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 。
(1)①2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe ②4Al+3SiO2
2Al2O3+3Si。
(2)H2和AlCl3;NaCl
(3)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(4)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+Fe2O3
Al2O3+2Fe、4Al+3SiO2
2Al2O3+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会升化变成气体,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,即浮渣中肯定存在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。