Question

9．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還有少量的Fe₂O₃、SiO₂）提取冶煉鋁的原料氧化鋁．工藝流程如下圖：（每步所加試劑均稍過(guò)量）

（1）步驟①反應(yīng)的離子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）原料B的化學(xué)式是NaOH，步驟②所得沉淀的化學(xué)式是：Fe（OH）₃．
（3）步驟③中生成沉淀的化學(xué)方程式是：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（4）如果省去步驟①，即溶解鋁土礦是從加入原料B開(kāi)始，則會(huì)對(duì)氧化鋁的提取有什么影響？若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質(zhì)．

Answer 1

分析 SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃和氫氧化鈉不反應(yīng)而氧化鋁能反應(yīng)，向偏鋁酸鈉中通入過(guò)量的二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀，由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液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^-，所以濾液①中含有Al³⁺，步驟①應(yīng)為加入鹽酸，除去SiO₂．

解答 解：由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液②含有AlO₂^-．步驟②應(yīng)加入氫氧化鈉，所以濾液①中含有Al³⁺，步驟①應(yīng)為加入鹽酸，除去SiO₂．
（1）由上述分析可知，步驟①加入鹽酸，除去SiO₂，所以原料A為鹽酸，氧化鋁與酸反應(yīng)離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，氧化鐵與鹽酸反應(yīng)離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）步驟①加入過(guò)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：NaOH； Fe（OH）₃；
（3）濾液②含有AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與AlO₂^-反應(yīng)生成的沉淀為氫氧化鋁，反應(yīng)化學(xué)方程式為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（4）若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，通入二氧化碳會(huì)生成硅酸沉淀，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質(zhì)．
故答案為：若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質(zhì)．

點(diǎn)評(píng) 本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)，難度中等，清楚冶煉鋁工藝流程原理，是對(duì)知識(shí)遷移的綜合運(yùn)用．