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铝电解工业电解质的组成及特性
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铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得．①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等．从铝土矿中提炼Al2O3的流程如图1所示：②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如图2所示：回答下列问题：（1）写出反应1的化学方程式______；（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______，反应2的离子方程式为______；（3）E可作为建筑材料，化合物C是______，写出由D制备冰晶石的化学方程式______；（4）电解制铝的化学方程式是______，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是______．
题型：问答题难度：中档来源：不详
（1）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O，故答案为：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O；（2）滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入CaO，生成氢氧化钙，氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀；由工艺流程可知，B为氢氧化铝，故气体A为二氧化碳，滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，生成氢氧化铝与碳酸钠，反应方程式为：2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-，故答案为：CaSiO3；2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-；（3）由工艺流程可知，气体C含有F元素，应是HF，故C为浓硫酸；根据元素守恒，可知HF与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石，同时生成二氧化碳、水，反应方程式为：12HF+3Na2CO3+2Al（OH）3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O，故答案为：浓H2SO4；12HF+3Na2CO3+2Al（OH）3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O；（4）电解熔融的氧化铝生成铝与氧气，反应方程式为：2Al2O3（熔融）&&&通电&&&.冰晶石4Al+3O2↑，阳极生成氧气，部分氧气可以石墨反应生成二氧化碳、CO，故阳极气体有O2、CO2（或CO）故答案为：2Al2O3（熔融）&&&通电&&&.冰晶石4Al+3O2↑；O2、CO2（或CO）．
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据魔方格专家权威分析，试题“铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔..”主要考查你对&&单质硅，二氧化硅&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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单质硅二氧化硅
①元素符号：Si②原子结构示意图：③电子式：④周期表中位置：第三周期ⅣA族⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅硅的物理性质和化学性质：（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼 ①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应 (雕刻玻璃)②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：。碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。 2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。 3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。 Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。 C+H2O(g)CO+H2 5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。 Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ 6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑ 7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。 2C+SiO2Si+2CO↑ 8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。 SiH4+2O2==SiO2+2H2O 9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。 10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能. 11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应. SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O 12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O CO2+NaOH==NaHCO3 SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。 Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓ Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
硅及其化合物的几种反常现象: 1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑ 2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有： Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O① 3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O② Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③ 在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。 3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2 4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为： SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓ H4SiO4==H2SiO3+H2O 5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。 6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用 SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。 7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有： 2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑ NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑ 上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。硅的用途：
高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。 二氧化硅：
①化学式SiO2②相对分子质量：60 ③类别：酸性氧化物④晶体类型：原子晶体⑥晶体中粒子间的作用力：共价键二氧化硅的物理性质和化学性质：(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。 (2)化学性质：不活泼 ①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)(制玻璃)③具有弱氧化性知识点拨：
二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO2.二氧化硅的用途： ①光导纤维的主要原料 ②石英的主要成分是SiO2，纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。 ③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。&
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电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极为什么错了?说明理由
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下列描述中，不符合生产实际的是（　　）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，
用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，不符合生产实际的是（　　）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用石墨作阳极D．在镀件上电镀锌，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜下列描述中
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、依据电解精炼铜原理分析，溶液中氯离子失电子生成氯气，故C正确、电解原理分析，故A错误；C，用石墨作阳极，粗铜做阳极，阳极材料为石墨，故D正确，镀层金属做阳极、依据电镀原理分析、电解饱和食盐水，用锌作阳极，纯铜做阴极，在镀件上电镀锌；B；D，故B正确，电解熔融的氧化铝制取金属铝，铁做阳极失电子溶解不符合生产实际
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