电解熔融氯化铝可以制取铝吗?

电解熔融氯化铝可以制取铝吗?

电解氯化铝其实是可以用于制备金属铝,但是为什么工业上没有人使用电解熔融氯化铝的方式制备金属铝,绝对不是中学老师说氯化铝是共价化合物这个原因,而是因为电解氯化铝所需的材料和电力成本远高于制备金属铝的收益。

首先要讲到一个概念,就是电解质。绝大多数的电解质在熔融状态都可以发生电解反应,比如氯化钠、氯化镁等强电解质。除此以外还有一些弱电解质在熔融状态就很难发生电解反应,最典型的例子就是水,水本身就是一种共价化合物,但是它在一定条件下也会自身发生电离反应,产生水合氢离子 和氢氧根离子 ,因此才可以通过电解水的方式制备氢气和氧气。相对于有少量电解质的水,其实去离子水更难被电解。除此以外甚至像是硫氰化铁 、乙酸铅 和氯化汞 在水溶液都是极弱的电解质。

接下来就要说一下氯化铝的一些理化性质。

化学式:

熔点:190°C(2.5个大气压)

升华点:183°C

密度:

氯化铝在外观上是一种易潮解的微黄色固体,其熔沸点都非常低,且易升华。化学性质上氯化铝是一种有离子性的共价化合物,同时是一种强路易斯酸。在熔融状态下氯化铝可以生成可挥发的二聚体分子 ,除此以外氯化铁、氯化镓和三氯化金也可以产生对应的二聚体 、 和 。

除此以外氯化铝在熔融状态或在含有大量氯离子的水溶液时,会产生更加稳定的四氯合铝酸根离子 。

如何在熔融状态下通过电解氯化铝提炼金属铝?首先需要增强氯化铝的电离程度,其次就需要添加一些阻止氯化铝升华的物质。想要增强氯化铝的电离程度需要添加氯化钾 和氯化锂 。又想抑制氯化铝的升华就需要添加氯酸钾

以下展示一种由氯化铝中提取纯铝的方法,其特征在于:它将氯化铝和助熔剂混合在一起,在高频电炉内加温,呈熔融状,再将其在3V电压下通电2万-4万安培,这时石墨阴极会出现白色铝液流体,流出量每分钟约20-50克,阳极产生氯气气体,经导管导引至槽桶内冷却后形成液化氯。助熔剂的配方为:氯化铝 为7-10%,氯酸钾 为10-20%,氯化钙 为40-45%,氯化钠 为20-25%,氯化锂 为1-2%。

看看这些化工材料像是什么氯酸钾、氯化锂的成本远比正常电解铝的成本高出不少,以至于超过了金属铝的单价。但是该方法可以用来制备高纯金属铝,如4N-6N的高纯度金属铝。

综上所述,电解熔融氯化铝可以制备金属铝,但是因为它的成本远大于预期的收益,所以工业上一般不会通过电解熔融氯化铝制备金属铝。

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