Question

15．鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料．工業(yè)上提取氧化鋁的工藝流程如下：

①沉淀 A、B的成分分別是SiO₂、Fe（OH）₃；步驟②中的試劑a是NaOH溶液；
②試寫出步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方式CO₂+OH^-=HCO₃^-、CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
③試寫出步驟③中濾液分解反應(yīng)的方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
④簡述氯化鋁溶液經(jīng)過結(jié)晶得到氯化鋁晶體的實(shí)驗(yàn)條件是將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，由流程可知，加足量鹽酸過濾得到沉淀A為SiO₂，溶液甲中含Al³⁺、Fe³⁺，加過量NaOH溶液過濾得到沉淀B為Fe（OH）₃，溶液乙中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到Al（OH）₃，Al（OH）₃受熱分解得氧化鋁，
①氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．Fe₂O₃只溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸；①為鹽酸時，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；②為氫氧化鈉溶液，將鐵離子變成氫氧化鐵沉淀除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入乙；濾液②含有AlO₂^-，步驟②應(yīng)加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為AlO₂^-；
②濾液乙含有OH^-、AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與OH^-反應(yīng)生成碳酸氫根離子，與AlO₂^-反應(yīng)生成的沉淀為氫氧化鋁；
③步驟③中濾液為碳酸氫鈉溶液，受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
④氯化鋁溶液中鋁離子水解，所以從氯化鋁溶液得到氯化鋁晶體抑制鋁離子的水解．

解答 解：①氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．Fe₂O₃只溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸；①為鹽酸時，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；②為氫氧化鈉溶液，將鐵離子變成氫氧化鐵沉淀除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入乙，步驟①加入過量鹽酸，濾液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，應(yīng)加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，反應(yīng)為 H⁺+OH^-=H₂O，F(xiàn)e³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：SiO₂；Fe（OH）₃；NaOH溶液；    
②步驟③中與OH^-反應(yīng)生成碳酸氫根離子：CO₂+OH^-=HCO₃^-，四羥基合鋁酸鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)，生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)方程式為Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，離子反應(yīng)為：CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+OH^-=HCO₃^-；CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
③步驟③中濾液為碳酸氫鈉溶液，受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
④氯化鋁溶液中鋁離子水解，所以從氯化鋁溶液得到氯化鋁晶體抑制鋁離子的水解，實(shí)驗(yàn)條件是將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解，
故答案為：將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離、提純的方法及基本操作的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握流程中物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、推斷及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度不大．