题目

题型：同步题难度：来源：

铝可以从铝土矿中获取，铝土矿是不纯净的铝的氧化物（杂质为Fe₂O₃和SiO₂），它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等（已知1 mol电子电量荷约为105 C）。
（1）试说明回收铝的过程中存在的困难。_____________________
（2）为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？_________________
（3）常温下，SiO₂同强碱或强酸是很难反应的，现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的Al₂O₃。试设计一个适用于工业生产上提纯Al₂O₃的实验方案，用化学方程式表示提纯的过程。_____________________
（4）制取1 mol Al理论上需要多少库仑的电荷量？___________________
（5）假定用6 V的直流电源进行电解，制2.7吨铝需要多少千焦的电能？（请列式并计算）
（6）在1.01×10⁵ Pa，27 ℃时，每生产1 mol Al，理论上在阳极生成O₂的体积为多少升？（请列式并计算）
（7）如果每度电的费用为0.60元，试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元。（1度电=3 600 kJ）（请列式计算）

答案

（1）回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环境意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较高；③铝同其他废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门的机构
（2）金比铝价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收
（3）Fe₂O₃和SiO₂与强碱都不反应，因此可把铝土矿溶于强碱溶液中，过滤除去杂质，即得到偏铝酸钠溶液，往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应，所以要得到较多的沉淀，最好加弱酸，方程式表示为：
①Al₂O₃+2NaOH====2NaAlO₂+H₂O
②NaAlO₂+CO₂+2H₂O====Al(OH)₃↓+NaHCO₃
③2Al(OH)₃====Al₂O₃+3H₂O
（4）这是一个涉及氧化还原反应的问题。氧化铝要被还原成单质铝，化合价必须从+3降低到0，即要得到1 mol Al必须转移3 mol的电子，所需电荷量为3×10⁵C。
（5）直接代入物理中有关电能的计算公式，可得：2.7×10⁶/27×3×10⁵×6×10^-3kJ=1.8×10⁸kJ
（6）根据电解方程：2Al₂O₃====4Al+3O₂↑，每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O₂，由于此状态是非标准状态，要求氧气的体积还要进行体积的转化。300×0.75×22.4/273=18.5L
（7）1×10⁶/27×3×10⁵×6×10^-3/3600×0.6=1.1×10⁴