Question

【題目】以鋁土礦（主要成分是Al2O3，雜質(zhì)有SiO2、Fe2O3等）為原料，采用拜耳法生產(chǎn)Al2O3的流程如下圖所示：

（1）Al2O3可用于電解制Al，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。

（2）調(diào)控反應(yīng)池中鈉鋁元素之比一定時(shí)，Al2O3溶于NaOH，SiO2轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。Al2O3溶于NaOH的離子方程式是_______。

（3）該生產(chǎn)過程中，需向沉淀池中加入X。

① X 可為過量的CO2，則濾液II中主要的溶質(zhì)是_______，為了使濾液II循環(huán)利用，應(yīng)補(bǔ)充的物質(zhì)是_______（選填字母）；

a．CaO b．HCl c．Na2CO3

② X 也可為少量Al(OH)3晶種（晶種可加速沉淀的生成），其優(yōu)點(diǎn)是_______。

（4）測(cè)鋁土礦中鋁元素含量：

I 將m g鋁土礦樣品經(jīng)處理配成V mL溶液

II 取少量該溶液用EDTA法測(cè)得該溶液中Fe3+、Al3+濃度之和為a mol·L－1

III 另取少量該溶液，將Fe3+用鹽酸羥胺還原為Fe2+后，利用吸光度法測(cè)得吸光度為0.400（吸光度與Fe2+濃度對(duì)應(yīng)曲線如下圖），該鋁土礦樣品中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式是_______（用字母表示）。

Answer 1

【答案】（1）

（2）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O

（3）① NaHCO3 a ② 濾液II可直接循環(huán)使用。

（4）27V（a-0.0400×10-3）/1000m

【解析】

試題分析：（1）工業(yè)上用電解熔融的Al2O3制取金屬Al，氧化鋁的熔點(diǎn)很高，需要冰晶石（Na3AlF6）做助溶劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（2）Al2O3屬于兩性氧化物，能與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O。

（3）① 根據(jù)流程圖可知，濾液Ⅰ是偏鋁酸鈉溶液，碳酸的酸性強(qiáng)于Al(OH)3，所以CO2能與NaAlO2溶液反應(yīng)生成白色沉淀Al(OH)3 ，若CO2過量，生成NaHCO3，所以濾液II中主要的溶質(zhì)是NaHCO3 ；因?yàn)镹aHCO3在堿性環(huán)境中的反應(yīng)，可以使用生石灰將NaHCO3轉(zhuǎn)化為CaCO3 和NaOH，答案選a。

② 根據(jù)題意，引入Al(OH)3晶種能夠產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，其優(yōu)點(diǎn)是濾液II可直接循環(huán)使用。

（4）根據(jù)圖像可知，c(Fe2＋)濃度為0.04m mol/L，根據(jù)鐵原子守恒，則c(Fe3＋)=0.04×10-3mol/L，因?yàn)镕e3+、Al3+濃度之和為a mol·L－1，所以c(Al3＋)=a-0.4×10-3，所以該鋁土礦樣品中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式是27V（a-0.0400×10-3）/1000m。