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中加入試劑后進行的操作Ⅰ、Ⅱ的名稱是過濾；
（3）步驟②中加入過量NaOH溶液發(fā)生反應的離子方程式是H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-；
（4）步驟③中通入過量CO₂氣體而不加入過量鹽酸的理由是過量鹽酸能使生成的Al（OH）₃溶解；
（5）準確稱取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，向濾液中加入10mol•L^-1的NaOH溶液，產生沉淀的質量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示，則樣品中Al₂O₃的百分含量為63.75%．

Answer 1

分析 鋁土礦中加入過量試劑a，然后操作I得到沉淀A和濾液甲，則操作I為過濾，濾液甲中加入過量NaOH溶液操作II后得到沉淀B和濾液乙，操作II是過濾；Al₂O₃、SiO₂能溶于強堿溶液而Fe₂O₃不溶于強堿溶液，SiO₂不溶于稀鹽酸而Fe₂O₃、Al₂O₃能溶于稀鹽酸，根據圖知，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，向濾液乙中通入過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，
結合題目分析解答．

解答 解：鋁土礦中加入過量試劑a，然后操作I得到沉淀A和濾液甲，則操作I為過濾，濾液甲中加入過量NaOH溶液操作II后得到沉淀B和濾液乙，操作II是過濾；Al₂O₃、SiO₂能溶于強堿溶液而Fe₂O₃不溶于強堿溶液，SiO₂不溶于稀鹽酸而Fe₂O₃、Al₂O₃能溶于稀鹽酸，根據圖知，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，向濾液乙中通入過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）通過以上分析知，操作I、II都是過濾，故答案為：過濾；
（3）步驟②中加入過量NaOH溶液后，稀鹽酸、鐵離子、鋁離子都和NaOH溶液反應，發(fā)生反應的離子方程式是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中通入過量CO₂氣體而不加入過量鹽酸的理由是過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：過量鹽酸能使生成的Al（OH）₃溶解；
（5）根據圖知，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，
根據關系式Al₂O₃～～～2Al（OH）₃～～～6NaOH知，n（Al₂O₃）=$\frac{10mol/L×0.03L}{6}$=0.05mol，m（Al₂O₃）=0.05mol×102g/mol=5.1g，氧化鋁質量分數=$\frac{5.1g}{8g}$×100%=63.75%，
故答案為：63.75%．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，側重考查學生分析判斷及計算能力，明確流程圖中發(fā)生的反應及各物質成分及其性質是解本題關鍵，知道（5）題關系式的正確運用，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，為易錯點．