Question

鋁合金是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，月宮中“玉兔”，深海中的“蛟龍”，都離不開(kāi)它，工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，常含有SO₂，MgO，F(xiàn)e₂O₃等雜質(zhì)）冶煉鋁的主要流程如下圖所示：

根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出步驟①中涉及Al₂O₃的離子方程式

 

；沉淀甲的主要成分：

 

（填化學(xué)式）．
（2）該流程中用到幾次過(guò)濾操作，過(guò)濾過(guò)程中用到的玻璃儀器出了漏斗、燒杯之外，還有

 

；洗滌沉淀的操作方法為

 

．
（3）寫(xiě)出濾液2通入過(guò)量的CO₂，的化學(xué)方程式：

 

，檢驗(yàn)濾液3中陽(yáng)離子的方法為

 

．
（4）工業(yè)上采用電解裝置制取活潑金屬鋁，若陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣全部與石墨電極反應(yīng)生成CO和CO₂氣體，若生產(chǎn)中每生成8.1g的Al，陽(yáng)極損失石墨3.0g，則理論上產(chǎn)生CO的物質(zhì)的量是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,金屬冶煉的一般原理,金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，常含有SO₂，MgO，F(xiàn)e₂O₃等雜質(zhì)），由流程可知，加過(guò)量鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，濾渣為SiO₂；然后濾液1中加入燒堿，生成沉淀甲為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，濾液2中大量存在的陰離子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入二氧化碳反應(yīng)生成沉淀乙為Al（OH）₃，濾液3中含NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，氧化鋁電解生成Al，以此來(lái)解答．

解答： 解：工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，常含有SO₂，MgO，F(xiàn)e₂O₃等雜質(zhì)），由流程可知，加過(guò)量鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，濾渣為SiO₂；然后濾液1中加入燒堿，生成沉淀甲為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，濾液2中大量存在的陰離子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入二氧化碳反應(yīng)生成沉淀乙為Al（OH）₃，濾液3中含NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，氧化鋁電解生成Al，
（1）步驟①中涉及Al₂O₃的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，生成沉淀甲為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；
（2）過(guò)濾需要燒杯、漏斗、玻璃棒等，洗滌沉淀的操作方法為向過(guò)濾器中注入水浸沒(méi)沉淀，使水自然流下，重復(fù)2～3次，
故答案為：玻璃棒；向過(guò)濾器中注入水浸沒(méi)沉淀，使水自然流下，重復(fù)2～3次；
（3）濾液2通入過(guò)量的CO₂的化學(xué)方程式為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，檢驗(yàn)濾液3中陽(yáng)離子鈉離子的方法為焰色反應(yīng)，
故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；焰色反應(yīng)；
（4）n（Al）=

8.1g

27g/mol

=0.3mol，n（C）=

3g

12g

=0.25mol，設(shè)CO、CO₂的物質(zhì)的量為x、y，
由電子守恒和原子守恒可知，

2x+4y=0.3×3 x+y=0.25

，解得x=0.05mol，
理論上產(chǎn)生CO的物質(zhì)的量是0.05mol，
故答案為：0.05mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握流程及流程中反應(yīng)、混合物分離方法等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．