Question

5．從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中提取鋁通常有如下兩種工藝．

已知：流程乙中固體X是由不溶于水的鋁硅酸鈉和一種氧化物組成．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）流程甲鋁土礦中加入過量鹽酸后的實(shí)驗(yàn)操作名稱是過濾．
（2）固體A的成分SiO₂ （填化學(xué)式），寫出A的一種用途：生產(chǎn)玻璃、制備光導(dǎo)纖維等．
（3）濾液B中加入過量燒堿后生成濾液D的離子方程式為Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）金屬單質(zhì)鋁與固體X中的氧化物發(fā)生的反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（5）經(jīng)測(cè)定鋁土礦渣中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51%，現(xiàn)取100噸該礦渣樣品，經(jīng)工藝流程甲提取鋁，最后能制得27噸單質(zhì)鋁？（忽略流程中鋁元素的損耗）

Answer 1

分析 根據(jù)工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)時(shí)，SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，向?yàn)V液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁分解得到氧化鋁；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃．
（1）加入過量鹽酸后的實(shí)驗(yàn)操是將不溶的固體與溶液分離；
（2）固體A為二氧化硅，可以制光纖、飾品、制硅、制玻璃等；
（3）溶液在氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；
（4）Al與氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成Fe與氧化鋁；
（5）根據(jù)Al元素守恒計(jì)算．

解答 解：根據(jù)工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)時(shí)，SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，向?yàn)V液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁分解得到氧化鋁；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃．
（1）加入過量鹽酸后的實(shí)驗(yàn)操是將不溶的固體與溶液分離，應(yīng)采取過濾方法分離，
故答案為：過濾；
（2）由上述分析可知，A為SiO₂，可以用于生產(chǎn)玻璃、制備光導(dǎo)纖維等，
故答案為：SiO₂；生產(chǎn)玻璃、制備光導(dǎo)纖維等；
（3）溶液在氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）Al與氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成Fe與氧化鋁，反應(yīng)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（5）根據(jù)Al元素守恒，可以制得Al的質(zhì)量為氧100噸×51%×$\frac{54}{102}$=27噸，
故答案為：27．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查無機(jī)物推斷、元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、除雜的方法、離子方程式、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，熟練掌握元素化合物的性質(zhì)．