Question

【題目】鋁是地売中含量最多的金屬元素，自然界中主要以Al2O3的形式存在于鋁土礦中。工業(yè)上以鋁土礦(主要成分是A12O3，雜質(zhì)有SiO2、Fe2O3等)為原料制備金屬鋁，其工藝流程如圖所示:

（1）操作①的名稱是_________，實(shí)驗(yàn)室完成該操作所需的玻璃儀器主要有_________。

（2）為了提高反應(yīng)的反應(yīng)速率，可采取的措施有___________(答兩條)

（3）調(diào)控反應(yīng)I中鈉鋁元素之比一定時(shí)，Al2O3溶于NaOH，SiO2轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為____________________。

（4）固體C→Al的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________________________。

（5）該生產(chǎn)過程中，需向反應(yīng)Ⅱ中加入X

①X可為過量的CO2，則溶液B中主要的溶質(zhì)是__________，為了使溶液B循環(huán)利用，應(yīng)補(bǔ)充的物質(zhì)是____________(填序號)

a. CaO b. HCl c. Na2 CO3

②X也可為少量Al(OH)3晶種(晶種可加速沉淀的生成)，其優(yōu)點(diǎn)是___________________。

Answer 1

【答案】過濾 燒杯、玻璃棒、漏斗 適當(dāng)增加堿溶液的濃度，將鋁土礦粉碎，攪拌，加熱等 Al2O3+2OH=2AlO+H2O 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ NaHCO3 a 溶液B可直接循環(huán)使用

【解析】

用NaOH溶液溶解鋁土礦(主要成分是A12O3，雜質(zhì)有SiO2、Fe2O3等)，并調(diào)控鈉鋁元素之比，使Al2O3溶于NaOH，SiO2轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀，則過濾后得到固體A為鋁硅酸鈉和Fe2O3，溶液A中主要含有NaAlO2，向溶液A中通入過量CO2氣體，得Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液，過濾后所得濾液B主要含有NaHCO3，加入CaO可制得NaOH，循環(huán)利用，將沉淀B加熱灼燒得固體C為Al2O3，再電解可得Al，據(jù)此流程分析解題。

(1)操作①的目的是固液分離，應(yīng)為過濾，該操作所需的玻璃儀器主要有燒杯、玻璃棒、漏斗；

(2)利用增加堿溶液的濃度，將鋁土礦粉碎，攪拌，加熱等措施，可提高反應(yīng)的反應(yīng)速率；

(3)Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+2OH=2AlO+H2O；

(4)利用電解Al2O3生成Al，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑；

(5)①偏鋁酸鈉與過量的CO2反應(yīng)生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈉，可循環(huán)使用，故答案為a；

②因Al(OH)3晶種可加速沉淀的生成，偏鋁酸鈉水解生成氫氧化鋁和氫氧化鈉，所以溶液B可直接循環(huán)使用。