Question

16．鋁是一種重要的金屬，在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用圖，如圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：

已知：
①鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)；
②溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為：
2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列問(wèn)題：
（1）溶解鋁土礦時(shí)，其成分與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（2）濾渣A的主要成分為Fe₂O₃；Na₂Al₂Si₂O₈；硅酸鹽沉淀寫(xiě)成氧化物的形式是Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂．
（3）在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是Al（OH）₃溶于強(qiáng)酸而不溶于弱酸，提高Al₂O₃的提取率．
（4）若該工廠用mkg鋁土礦共制得nkgAl（假設(shè)每步反應(yīng)進(jìn)行完全），則鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5100n/27m%或1700n/9m%．
（5）若將鋁用酸溶解，下列試劑中最好選用B（填編號(hào)）．
A．濃硫酸　　　　B．稀硫酸　　　　C．稀HNO₃  D．濃HNO₃
（6）電解冶煉鋁時(shí)用Na₃AlF₆作助熔劑，Na₃AlF₆是配合物，其中內(nèi)界是[AlF₆]^3-，配位數(shù)為6．

Answer 1

分析 （1）鋁土礦中氧化鋁、二氧化硅能夠與氫氧化鈉反應(yīng)；
（2）依據(jù)鋁土礦主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，結(jié)合氧化鋁、二氧化硅性質(zhì)判斷濾渣成分；硅酸鹽改寫(xiě)為氧化物的形式一般方法歸納為：堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物；
（3）依據(jù)氫氧化鋁能夠溶于強(qiáng)酸，不溶液弱酸的性質(zhì)解答；
（4）根據(jù)鋁元素守恒由Al的質(zhì)量計(jì)算出氧化鋁的質(zhì)量，再求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）濃硫酸、濃硝酸具有強(qiáng)的氧化性，能夠使鋁鈍化，鋁與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鋁和一氧化氮和水，與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和氫氣；
（6）中心離子和配體組成內(nèi)界，其余部分為外界；配原子的數(shù)目即是配位數(shù)．

解答 解：（1）鋁土礦中氧化鋁為兩性氧化物，與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；
二氧化硅為酸性氧化物，與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，離子方程式：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
故答案為：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）依據(jù)鋁土礦主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，鋁土礦中氧化鋁、二氧化硅能夠與氫氧化鈉反應(yīng)分別生成偏鋁酸鈉和硅酸鈉，氧化鐵不與氫氧化鈉反應(yīng)，依據(jù)2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH，可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈，則濾渣A的主要成分為Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；
硅酸鹽改寫(xiě)為氧化物的形式一般方法歸納為：堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物，所以Na₂Al₂Si₂O₈改寫(xiě)為氧化物為Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂；
故答案為：Fe₂O₃ Na₂Al₂Si₂O₈；Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂；
（3）反應(yīng)后溶液含有大量偏鋁酸鈉溶液，通入過(guò)量二氧化碳可以將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，若選用鹽酸，則生成的氫氧化鋁會(huì)溶于過(guò)量的鹽酸，所以第三步中選用二氧化碳作酸化劑，
故答案為：Al（OH）₃溶于強(qiáng)酸而不溶于弱酸，提高Al₂O₃的提取率；
（4）設(shè)鋁土礦中氧化鋁為xkg，
2Al～Al₂O₃
27×2    102
nkg     xkg
則x=$\frac{102×nKg}{27×2}$=$\frac{51n}{27}$kg，
鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{51n}{27}}{m}$×100%=$\frac{5100n}{27m}$%，
故答案為：$\frac{5100n}{27m}$%；
（5）濃硫酸、濃硝酸具有強(qiáng)的氧化性，能夠使鋁鈍化，不能用來(lái)溶解鋁，鋁與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鋁和一氧化氮和水，一氧化氮有毒，鋁與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和氫氣，可以用來(lái)溶解鋁；
故選：B；
（6）中心離子和配體組成內(nèi)界，其余部分為外界，則Na₃AlF₆中Na⁺為外界，[AlF₆]^3-為內(nèi)界；配原子的數(shù)目即是配位數(shù)，所以配位數(shù)為6，故答案為：[AlF₆]^3-；6．

點(diǎn)評(píng) 本題為工藝流程題，設(shè)計(jì)物質(zhì)的分離與提純、離子方程式書(shū)寫(xiě)、有關(guān)方程式計(jì)算，題目綜合性較強(qiáng)，熟悉鋁及其化合物性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．