Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工藝流程如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）固體a的化學(xué)式為________。

（2）寫出Ⅱ中加過量的燒堿涉及到的反應(yīng)離子方程式______________、_____________；Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。

（3）由Ⅲ中得到濾液c的實(shí)驗(yàn)操作為__________，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為(填操作名稱)________、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。

（4）濾液c顯________性，日常生活中常用其溶質(zhì)來________________（任寫一點(diǎn)）；

（5）若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1∶1，則投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

【答案】 SiO2 Al3+ + 4OH-=== AlO+2H2O Fe3+ + 3OH- ===Fe(OH)3↓ AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓ 過濾 蒸發(fā)濃縮 堿 發(fā)酵粉（合理即給分） 3∶10

【解析】試題分析：本題以鋁土礦為原料制取Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2·12H2O的工藝流程為載體，考查流程的分析，方程式的書寫，物質(zhì)的分離提純，化學(xué)計(jì)算。第I步，加入稀鹽酸后鋁土礦中Al2O3、Fe2O3溶解生成AlCl3、FeCl3，SiO2不反應(yīng)且SiO2不溶于水，固體a為SiO2；第II步，向?yàn)V液中加入過量燒堿，FeCl3與NaOH反應(yīng)生成紅褐色固體Fe（OH）3和NaCl，AlCl3與過量NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaAlO2和H2O；第III步，向?yàn)V液中通入足量CO2，CO2與NaAlO2溶液反應(yīng)生成Al（OH）3和NaHCO3；第IV步，Al（OH）3受熱分解生成Al2O3和H2O；第V步，Al2O3與足量稀硫酸反應(yīng)生成Al2（SO4）3和H2O，然后向溶液中通入NH3制得銨明礬溶液。

（1）根據(jù)上述分析，固體a為難溶于鹽酸的二氧化硅，固體a的化學(xué)式為SiO2。

（2）II中加入過量的燒堿涉及到的反應(yīng)離子方程式為Al3++4OH-=AlO2-+2H2O、Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓。III中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+NaAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，離子方程式為CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-。

（3）III中反應(yīng)得到難溶于水的Al（OH）3和NaHCO3溶液，得到濾液c的實(shí)驗(yàn)操作為過濾。從銨明礬溶液中獲得NH4Al（SO4）2·12H2O的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。

（4）濾液c為NaHCO3溶液，NaHCO3溶液呈堿性。日常生活中常用NaHCO3作發(fā)酵粉等。

（5）銨明礬與硫酸鋁物質(zhì)的量之比為1:1，則n（Al3+）：n（SO42-）=3：5，Al3+全部來自鋁土礦中的Al2O3，SO42-全部來自H2SO4，根據(jù)Al和SO42-守恒，投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2SO4物質(zhì)的量之比為：5=3：10。