Question

【題目】石墨在材料領域有重要應用，某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質，設計的提純與綜合利用工藝如下：
（注：SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃）
（1）向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2 ， 主要目的是 ．
（2）高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳�的氯化物，氣體I中的碳氧化物主要為 ， 由氣體Ⅱ中某物質得到水玻璃的化學反應方程式為 ．
（3）步驟①為：攪拌、、所得溶液IV中的陰離子有 ．
（4）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應的離子方程式為 ， 100kg初級石墨最多可獲得V的質量為kg．
（5）石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成圖2防腐示意圖，并作相應標注．

Answer 1

【答案】
（1）通入氮氣排盡裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應，減少石墨損失
（2）CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（3）過濾；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣
（4）AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O；CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8
（5）解：Cu的化學性質比石墨活潑，所以應用外接電流的陰極保護法保護Cu，故石墨作陽極，連接電源的正極，Cu作陰極，連接電源的負極，裝置圖為：

，

【解析】解：（1）石墨化學性質在常溫下穩(wěn)定，而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應，所以通入氮氣排盡裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應，減少石墨損失，所以答案是：通入氮氣排盡裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應，減少石墨損失；（2）石墨過量高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳�的氯化物，根據雜質的含量可知，氣體I中氯化物主要為SiCl4、AlCl3、FeCl3等，氣體I中碳氧化物主要為CO，SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4與氫氧化鈉溶液反應得到硅酸鈉與氯化鈉，化學反應方程式為：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，所以答案是：CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；（3）金屬氯化物的沸點均高于150℃，則固體Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2 ， 其中FeCl3、MgCl2與過量的氫氧化鈉溶液反應得到沉淀，而氯化鋁與過量的氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，攪拌、過濾得到溶液IV，故溶液IV中的陰離子有：AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣ ， 所以答案是：過濾；AlO2﹣、OH﹣、Cl﹣；（4）偏鋁酸鈉發(fā)生水解，加入乙酸乙酯除去過量的氫氧化鈉，且加熱條件下水解平衡一直正向移動，得到氫氧化鋁沉淀、醋酸鈉、乙醇，由溶液IV生成沉淀V的總反應的離子方程式為：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，Al2O3的質量分數為5.1%，則100kg初級石墨中氧化鋁的質量=100kg×5.1%=5.1kg，根據Al元素守恒，可知氫氧化鋁的質量= =7.8kg；所以答案是：AlO2﹣+CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO﹣+CH3CH2OH+Al（OH）3↓；7.8；