Question

15．某探究小組在實驗室中用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有Fe₂O₃，SiO₂）提取氧化鋁，流程如圖，回答下列問題：

（1）畫出Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）寫出反應(yīng)①中主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式方程式：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
（3）沉淀X的化學(xué)式SiO₂．沉淀X與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式：2OH^-+SiO₂=SiO₃^2-+H₂O．
（4）實驗室中甲同學(xué)用如圖裝置 （圖1）制備CO₂氣體并通入濾液B中制備Al（OH）₃，實驗時結(jié)果沒有產(chǎn)生預(yù)期現(xiàn)象．乙同學(xué)分析以為：甲同學(xué)通入的CO₂氣體中含有HCl氣體是導(dǎo)致實驗失敗的原因，解決的方案是在裝置（圖1）中①和②之間增加（圖2）．則裝置中的試劑x應(yīng)為飽和NaHCO₃溶液．

（5）工業(yè)上通常以鋁土礦提取得到的Al₂O₃為原料制備無水氯化鋁：2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑，該反應(yīng)中的還原劑是C，氧化劑是Cl₂．制得5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂氣體，有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

Answer 1

分析 氧化鋁、氧化鐵與鹽酸反應(yīng)，二氧化硅不反應(yīng)，過濾分離，濾液中含有氯化鋁、氯化鐵等，加入過濾的氫氧化鈉溶液生成氫氧化鐵沉淀、偏鋁酸鈉與氯化鈉，再過濾分離，濾液中含有偏鋁酸鈉、氯化鈉等，通入過量的二氧化碳，得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，氫氧化鋁加入分解得到氧化鋁．
（1）Al原子核外電子數(shù)為13，結(jié)合核外電子排布規(guī)律畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖；
（2）氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與水，氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵與水；
（3）二氧化硅不溶于鹽酸；二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉與水；
（4）試劑x可以吸收HCl，不能吸收二氧化碳，生成二氧化碳最好；
（5）所含元素化合價降低的反應(yīng)物為氧化劑，所含元素化合物升高的反應(yīng)物為還原劑；反應(yīng)中化合價升高的元素轉(zhuǎn)移碳元素，計算二氧化碳物質(zhì)的量，根據(jù)碳元素化合價變化計算．

解答 解：氧化鋁、氧化鐵與鹽酸反應(yīng)，二氧化硅不反應(yīng)，過濾分離，濾液中含有氯化鋁、氯化鐵等，加入過濾的氫氧化鈉溶液生成氫氧化鐵沉淀、偏鋁酸鈉與氯化鈉，再過濾分離，濾液中含有偏鋁酸鈉、氯化鈉等，通入過量的二氧化碳，得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，氫氧化鋁加入分解得到氧化鋁．
（1）Al原子核外電子數(shù)為13，結(jié)合核外電子排布規(guī)律，可知原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，
故答案為：；
（2）氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與水，反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，
氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵與水，反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；
（3）二氧化硅不溶于鹽酸，沉淀X為SiO₂，二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為：2OH^-+SiO₂=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂；2OH^-+SiO₂=SiO₃^2-+H₂O；
（4）試劑x可以吸收HCl，不能吸收二氧化碳，生成二氧化碳最好，除去CO₂中的HCl用飽和NaHCO₃溶液，
故答案為：飽和NaHCO₃；
（5）2Al₂O₃+6Cl₂+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑反應(yīng)中氯元素化合價由0價降低為-1價，氯氣是氧化劑，碳從0價變?yōu)?4價，是還原劑，若制得22.4L（標(biāo)況下）CO₂氣體時，即1mol二氧化碳，轉(zhuǎn)移電子為1mol×4=4mol，
故答案為：C；Cl₂；4．

點評 本題以化學(xué)工藝流程為載體，考查元素化合物性質(zhì)、常用化學(xué)用語、化學(xué)實驗、氧化還原反應(yīng)反應(yīng)等，較好地考查學(xué)生對知識的遷移運用能力，題目難度中等．