化学自习室移动版

铝比铁贵。并不是因为地壳中铝的含量少，铝占地壳总质量的8%，铁只占4%多一点。

铝比铁贵的主要原因是目前冶炼铝需耗电，能源消费成本太高。过不了几年，绿电发展起来，也许铝就便宜下来了。

不是已经有使用绿电电解水产氢、用绿氢冶炼铁的技术了吗？相比而言，绿电直接炼铝比炼铁还少一个电解水的工艺步骤呢！

不管电来自何方，贵还是便宜，目前的工业炼铝，还是电解氧化铝为主。

氧化铝的熔点太高(2050℃)，工业生产中较难获得并保持这么高的温度。

幸而科学家通过不懈探究发现了冰晶石(Na₃AlF₆)的“神奇作用”——它可以使Al₂O₃在1000℃左右“熔化”并电离为Al^3＋和O^2-，从而实现电解法制铝。

而且在电解高温下，冰晶石本身化学性质稳定，可连续使用。

那么，冰晶石的“助熔”原理究竟是怎样的呢？可以这样理解，冰晶石是离子化合物，它本身的熔点较低(1000℃左右)，熔化后电离为Na^＋、[AlF₆]^3－。

试想1000℃高温下，这些快速运动的、带有电荷的离子，对Al₂O₃晶体的作用情况吧！

就像极性H₂O分子对NaCl晶体、HCl分子等的作用情况相似(H₂O溶解NaCl并使之电离)，在Na^＋、[AlF₆]^3－离子的作用下，Al₂O₃电离为Al^3＋和O^2-。

Al₂O₃→Na₃AlF₆→2Al^3＋＋ 3O^2-

虽然表面上看是一种“助熔”作用，其实助熔的原理是“熔化了的液态冰晶石溶解(熔解)了氧化铝并使之发生了电离”。

需要提醒大家的是，千万不要妄想“助熔剂嘛，只用很少一点点就够了”。你去工厂实际考察就会知道，那电解槽的熔融体里Al₂O₃只占10%左右，大量的是冰晶石，还有很多其它辅助成分(如LiF、NaF、MgF₂、CaF₂、AlF₃等)。

讲到电解铝，这里要顺便谈谈到底能不能用电解AlCl₃的方法制备铝？

Mg和Al同为活泼金属，工业制取Mg采用电解熔融无水MgCl₂的方法，而制取Al则采用电解极其难熔的Al₂O₃的工艺。

关于为什么一般不用电解熔点低的AlCl₃的方法制Al(中学教科书里没有介绍)，目前有多种解释，比较普遍的说法是“AlCl₃属于共价化合物，熔化状态下不电离、不导电”，这个说法似乎很合理，容易被接受。

果然如此吗？

承接上一问题中关于冰晶石“助熔”氧化铝的解释，我们不妨设想，虽然AlCl₃本身是共价化合物，其自身熔化时难以电离，但如果找到一种熔点较低且可以“熔解”AlCl₃并使其电离的离子化合物，让它们形成共熔体，不就可以实现AlCl₃的熔融电解了吗？

事实上的确存在这种可能性，很多文献报道了NaCl－AlCl₃熔体、LiCl－AlCl₃熔体等的电解，它们都可以实现在较低温度下电解获得铝。

至于为什么尚未大规模采用以上电解法进行实际生产，也许与其它因素有关。例如AlCl₃本身的制造工艺、生产成本，人们对传统工艺的路径依赖(思维惰性)等。

至于为什么不用电解MgO的办法制镁，那是因为MgCl₂本身就是典型的离子化合物，且熔点(715℃)远低于MgO(2800℃)，工艺上更容易实现，生产成本低。

在制取MgCl₂不是很难(成本不高)的情况下，当然选择电解无水MgCl₂了。