【無機演習】アルミニウムの融解塩電解系の単体系問題

無機化学 問題集 リバティ

次の文を読んで問い1〜問4の答えを記せ

アルミニウムは地殻に酸素、ケイ素に次いで多く存在する。アルミニウムを含む主な鉱物としてはボーキサイト(主成分Al2O3・nH2O)がある。これを純粋な酸化アルミニウムAl2O3としたのち(イ)して金属アルミニウムを得る。酸化アルミニウムの融点は約2050℃と高いが氷晶石を混ぜると、約1000℃で融解する。炭素棒を電極として電流を通じると、金属アルミニウムは(ロ)極に析出し、酸素は(ハ)極の炭素と反応して(二)になる。そして一部は空気中で燃焼して(ホ)となる。従って氷晶石は結果的には反応にあずかっていない。

金属アルミニウムの粉末は、酸素中で点火すると、光を放って萌え、多量の熱を発生する。酸化鉄(III)の粉末とアルミニウムの粉末とを混合して点火すると、融解した鉄が遊離する。この反応は(へ)反応と呼ばれる。

また、金属アルミニウムは酸にも強塩基にも解けて(ト)ガスを発生する。このように、酸、強塩基、いずれとも反応する金属を(チ)という。

問1 空欄イ〜チに当てはまる適当な語句または化学式を記せ。

問2 下線部(1)の陽極および陰極での反応と下線部(2)の反応の反応式を記せ。

問3 下線部(3)について酸として塩酸、塩基として水酸化ナトリウム水溶液を用いたときのそれぞれの反応式を記せ。

問4金属アルミニウムを900kg製造するためには電圧5ボルト、電流2×104アンペアの条件では、理論上何時間必要か。ただし、消費された電流のすべてが金属アルミニウムの生成に使われたとする。また計算過程も記せ。