Question

10．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①中的試劑a是鹽酸；
（2）步驟①②中加入試劑后進(jìn)行的操作Ⅰ、Ⅱ的名稱是過(guò)濾；
（3）步驟②中加入過(guò)量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-；
（4）步驟③中通入過(guò)量CO₂氣體而不加入過(guò)量鹽酸的理由是過(guò)量鹽酸能使生成的Al（OH）₃溶解；
（5）準(zhǔn)確稱取8g鋁土礦樣品，加入一定量試劑a的溶液，使其中的Al₂O₃、Fe₂O₃恰好溶解；然后，向?yàn)V液中加入10mol•L^-1的NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示，則樣品中Al₂O₃的百分含量為63.75%．

Answer 1

分析 鋁土礦中加入過(guò)量試劑a，然后操作I得到沉淀A和濾液甲，則操作I為過(guò)濾，濾液甲中加入過(guò)量NaOH溶液操作II后得到沉淀B和濾液乙，操作II是過(guò)濾；Al₂O₃、SiO₂能溶于強(qiáng)堿溶液而Fe₂O₃不溶于強(qiáng)堿溶液，SiO₂不溶于稀鹽酸而Fe₂O₃、Al₂O₃能溶于稀鹽酸，根據(jù)圖知，濾液甲中含有鋁元素，則試劑a為稀鹽酸，沉淀A為SiO₂，濾液甲中溶質(zhì)為氯化鋁和氯化鐵、HCl，沉淀B為Fe（OH）₃，濾液乙中含有NaAlO₂和NaOH、NaCl，向?yàn)V液乙中通入過(guò)濾二氧化碳得到濾液碳酸氫鈉溶液，沉淀C為Al（OH）₃，加熱氫氧化鋁得到氧化鋁，
結(jié)合題目分析解答．

解答 解：鋁土礦中加入過(guò)量試劑a，然后操作I得到沉淀A和濾液甲，則操作I為過(guò)濾，濾液甲中加入過(guò)量NaOH溶液操作II后得到沉淀B和濾液乙，操作II是過(guò)濾；Al₂O₃、SiO₂能溶于強(qiáng)堿溶液而Fe₂O₃不溶于強(qiáng)堿溶液，SiO₂不溶于稀鹽酸而Fe₂O₃、Al₂O₃能溶于稀鹽酸，根據(jù)圖知，濾液甲中含有鋁元素，則試劑a為稀鹽酸，沉淀A為SiO₂，濾液甲中溶質(zhì)為氯化鋁和氯化鐵、HCl，沉淀B為Fe（OH）₃，濾液乙中含有NaAlO₂和NaOH、NaCl，向?yàn)V液乙中通入過(guò)濾二氧化碳得到濾液碳酸氫鈉溶液，沉淀C為Al（OH）₃，加熱氫氧化鋁得到氧化鋁，
（1）通過(guò)以上分析知，A、B、a分別是SiO₂、Fe（OH）₃、鹽酸，故答案為：SiO₂ ；Fe（OH）₃；鹽酸；
 （2）通過(guò)以上分析知，操作I、II都是過(guò)濾，故答案為：過(guò)濾；
（3）步驟②中加入過(guò)量NaOH溶液后，稀鹽酸、鐵離子、鋁離子都和NaOH溶液反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-；
（4）步驟③中通入過(guò)量CO₂氣體而不加入過(guò)量鹽酸的理由是過(guò)量的稀鹽酸能溶解生成的氫氧化鋁而得不到氫氧化鋁，故答案為：過(guò)量鹽酸能使生成的Al（OH）₃溶解；
（5）根據(jù)圖知，35-45mLNaOH溶液是溶解Al（OH）₃，溶解Al（OH）₃所需NaOH體積是生成Al（OH）₃所需NaOH溶液體積的$\frac{1}{3}$，所以生成Al（OH）₃所需NaOH溶液體積為30mL，35mLNaOH溶液時(shí)鋁離子、鐵離子完全沉淀，則生成氫氧化鐵沉淀所需NaOH溶液體積為5mL，
根據(jù)關(guān)系式Al₂O₃～～～2Al（OH）₃～～～6NaOH知，n（Al₂O₃）=$\frac{10mol/L×0.03L}{6}$=0.05mol，m（Al₂O₃）=0.05mol×102g/mol=5.1g，氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{5.1g}{8g}$×100%=63.75%，
故答案為：63.75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及各物質(zhì)成分及其性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道（5）題關(guān)系式的正確運(yùn)用，注意（5）題圖中35mLNaOH溶液處生成的沉淀包含氫氧化鋁和氫氧化鐵，為易錯(cuò)點(diǎn)．