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的化學式是SiO₂，固體C的化學式是Al（OH）₃．
（2）寫出步驟Ⅲ中發(fā)生反應的離子方程式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)生反應的化學方程式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)生反應是偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應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，化學式為SiO₂，Al（OH）₃，
故答案為：SiO₂，Al（OH）₃；
（2）步驟Ⅲ中發(fā)生反應是偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，反應的離子方程式為：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)生反應是電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣，反應的化學方程式為：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．