Question

4．某探究小組在實驗室中用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）來制取鋁，其常見的過程如圖1：
（1）殘渣A的化學(xué)式是SiO₂，固體C的化學(xué)式是Al（OH）₃．
（2）寫出步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）若要獲得純凈固體C，需進(jìn)行洗滌，簡述洗滌沉淀的操作要點：向過濾器中加入蒸餾水，使水剛好沒過沉淀物，等水自然流盡后，重復(fù)操作2～3次．
（4）步驟Ⅲ需用1mol•L^-1的NaOH溶液480mL，已有下列儀器：托盤天平（砝碼）、膠頭滴管、藥匙、玻璃棒，配制該溶液還缺少的儀器是500mL容量瓶、燒杯．在灼燒操作中用到圖2儀器中的一種，其名稱是坩堝．
（5）寫出步驟Ⅴ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）來制取鋁，鋁土礦加入過量稀硫酸溶解后過濾，殘渣A為SiO₂，得到濾液為硫酸鋁溶液、硫酸鐵溶液，再濾液中加入過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)后過濾得到濾渣B為Fe（OH）₃，濾液B為偏鋁酸鈉溶液，溶液中通入過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，過濾得到固體C為氫氧化鋁，濾液為碳酸氫鈉溶液，固體C灼燒得到氧化鋁，電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣，
（1）上述分析可知殘渣A二氧化硅，固體C為氫氧化鋁；
（2）步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)是偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液；
（3）依據(jù)濾渣的洗滌方法解答即可過濾器中沿玻璃棒向漏斗中注入少量水，使水面浸過沉淀物，自然流下洗滌幾次；
（4）依據(jù)一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制方法以及儀器的選擇回答即可，依據(jù)灼燒需要的儀器選擇即可；
（5）步驟Ⅴ中發(fā)生反應(yīng)是電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣；

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）來制取鋁，鋁土礦加入過量稀硫酸溶解后過濾，殘渣A為SiO₂，得到濾液為硫酸鋁溶液、硫酸鐵溶液，再濾液中加入過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)后過濾得到濾渣B為Fe（OH）₃，濾液B為偏鋁酸鈉溶液，溶液中通入過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，過濾得到固體C為氫氧化鋁，濾液為碳酸氫鈉溶液，固體C灼燒得到氧化鋁，電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣；
（1）上述分析可知殘渣A二氧化硅，固體C為氫氧化鋁，化學(xué)式為SiO₂，Al（OH）₃，
故答案為：SiO₂，Al（OH）₃；
（2）步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)是偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）濾渣的洗滌方法為：沿玻璃棒向漏斗中注入少量水，使水面浸過沉淀物，并不漫過濾紙邊緣，等水濾出后，再次加水洗滌，反復(fù)幾次，即可把固體洗滌干凈，
故答案為：向過濾器中加入蒸餾水，使水剛好沒過沉淀物，等水自然流盡后，重復(fù)操作2～3次；
（4）在實驗中需用1mol•L^-1的NaOH溶液480mL，但是實驗室中無480mL的容量瓶，依據(jù)“大而近”的儀器選擇原則，故應(yīng)選取500mL容量瓶，配制該溶液需要溶解固體，故還需要燒杯，灼燒需要耐高溫的材料，故選擇坩堝，
故答案為：500mL容量瓶、燒杯；坩堝；
（5）步驟Ⅴ中發(fā)生反應(yīng)是電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；

點評 本題考查用鋁土礦提取氧化鋁，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，平時注意分析問題、解決問題的能力的培養(yǎng)，題目難度中等．