Question

16．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁做冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：

（可供選擇的試劑：稀鹽酸、NaOH溶液、稀氨水，CO₂等）
請寫出你所設(shè)計(jì)的方案中以下各步反應(yīng)涉及的化學(xué)方程式．
①Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O
②AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl、FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl
④2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．

Answer 1

分析 用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁做冶煉鋁，氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．只Fe₂O₃溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸，由流程可知，
若①為鹽酸時，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．②為氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為二氧化碳，將偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁；
若①為氫氧化鈉時，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵．②為鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，以此來解答．

解答 解：用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁做冶煉鋁，氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．只Fe₂O₃溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸，由流程可知，
若①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．②為氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為二氧化碳，將偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁．
①氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，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═2Fe₂Cl₃+3H₂O．
②氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉與氯化鈉，反應(yīng)方程式為AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl，
氯化鐵與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵和氯化鈉，反應(yīng)方程式為 FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl．
③四羥基合鋁酸鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)，生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)方程式為Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
④氫氧化鋁加熱分解生成氧化鋁和水，反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O；AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl、FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（或若①為氫氧化鈉溶液，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵．②為鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁．
①Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②Na[Al（OH）₄]+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；
③AlCl₃+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄Cl；
④2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；Na[Al（OH）₄]+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．）

點(diǎn)評 本題考查混合物的分離提純，為高頻考點(diǎn)，把握氧化鋁的性質(zhì)、流程中的反應(yīng)及混合物分離提純方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度不大．