Question

【題目】鋁生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生大量的鋁灰，直接掩埋造成鋁資源浪費(fèi)，還會(huì)帶來嚴(yán)重的污染。某鋁廠的鋁灰經(jīng)分析所含主要物質(zhì)如下：Al、Al2O3、AlN、SiO2、Fe2O3，其他雜質(zhì)均不溶于稀硫酸。如圖是酸浸法用該鋁灰生產(chǎn)高純氧化鋁的生產(chǎn)流程：

已知：i.Fe3+ +K++ [Fe(CN)6]4-=K[Fe(CN)6Fe]↓

ii.AlN常溫下與水緩慢反應(yīng)，酸性或堿性條件下反應(yīng)較快

iii.NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液和乙醇

請(qǐng)回答：

(1)實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)①酸浸步驟的裝置如圖，該裝置的不合理之處為____。

(2)步驟③加入H2O2溶液的目的是________________。

(3)步驟④調(diào)節(jié)pH最合適的試劑是________________。

A.NaOH B.H2SO4 C.NH3·H2O D.Ca(OH)2

(4)步驟⑤吸濾瓶?jī)?nèi)液體高度快達(dá)到支管口位置時(shí)應(yīng)拔掉瓶上橡皮管，_______，洗滌沉淀操作為_______________。

(5)寫出煅燒碳酸鋁銨中間體得到高純氧化鋁的化學(xué)方程式______________。

(6)已知Al3+對(duì)光的吸收與其濃度成線性關(guān)系，色度計(jì)傳感器可以測(cè)量某種波長(zhǎng)的光穿過溶液的透射率確定溶液濃度。如圖是紅色光照下透光率(T)對(duì)應(yīng)c(Al3+)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。為測(cè)定鋁灰中鋁元素的回收率，準(zhǔn)確稱取0.5000g鋁灰(折合鋁元素含量60.00%)進(jìn)行制備高純氧化鋁的實(shí)驗(yàn)，將所制得的粉末與固體NaOH反應(yīng)后加水溶解、過濾，濾液定容到250mL容量瓶中。用移液管移取25.00mL到錐形瓶中，加2滴指示劑，滴加稀鹽酸至溶液體積變?yōu)?/span>50.00mL，NaAlO2恰好反應(yīng)生成AlCl3。取該溶液于比色皿中進(jìn)行色度檢測(cè)，測(cè)得溶液透光率為97.5，則鋁元素的回收率=_________。

Answer 1

【答案】尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體未處理 將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去 C 從吸濾瓶上口倒出濾液 往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復(fù)操作2~3次，直至濾液檢驗(yàn)不出SO42-，再用少量乙醇淋洗 2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑ 90.0%

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)原理，觀察反應(yīng)裝置和尾氣處理裝置，找出不合理之處；

(2)流程中步驟③是為了把鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋沓�去，那么加�?/span>H2O2溶液的目的也是與之關(guān)聯(lián)的，分析鐵元素的存在形態(tài)就可確定雙氧水的作用；

(3)步驟④調(diào)節(jié)pH最合適的試劑是誰(shuí)？從反應(yīng)的角度、不引入雜質(zhì)離子的角度分析選擇；

(4)步驟⑤的操作要抓住其要點(diǎn)簡(jiǎn)答；

(5)煅燒碳酸鋁銨中間體得到的產(chǎn)物，除了高純氧化鋁外，其余產(chǎn)物可以結(jié)合酸式碳酸鹽分解規(guī)律、不溶性堿分解規(guī)律、銨鹽非氧化還原分解規(guī)律獲得并據(jù)此寫化學(xué)方程式；

(6)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)及題目提供的信息，可計(jì)算鋁元素的回收率；

(1) 鋁灰經(jīng)分析所含主要物質(zhì)如下：Al、Al2O3、AlN、SiO2、Fe2O3，在攪拌下，鋁灰和從分液漏斗加入的硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體有氨氣、氫氣等，可見裝置中尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體氫氣未處理；

答案為：尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體未處理；

(2)流程中步驟③是為了把雜質(zhì)中鐵元素轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋沓�去，有大量鋁情況下，溶液中有鐵離子存在、也有亞鐵離子，則加入綠色氧化劑H2O2溶液的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去；

答案為：將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去；

(3)步驟④要制備NH4AlO(OH)HCO3，信息iii顯示——NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液，故要把酸性溶液調(diào)節(jié)成弱堿性，則可用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH，為了避免引入新雜質(zhì)最合適的試劑是氨水，則選C；

答案為：C；

(4)步驟⑤是用抽濾法分離出碳酸鋁銨中間體，吸濾瓶?jī)?nèi)液體高度快達(dá)到支管口位置時(shí)應(yīng)拔掉瓶上橡皮管，從吸濾瓶上口倒出濾液；而洗滌沉淀的操作則為：往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復(fù)操作2~3次，直至濾液檢驗(yàn)不出SO42-，再用少量乙醇淋洗，便于快速得到純凈干燥的固體（因?yàn)樾畔?/span>iii，NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液和乙醇）；

答案為：從吸濾瓶上口倒出濾液；往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復(fù)操作2~3次，直至濾液檢驗(yàn)不出SO42-，再用少量乙醇淋洗；

(5)煅燒碳酸鋁銨中間體得到的產(chǎn)物，除了高純氧化鋁外，其余產(chǎn)物分別為氨氣、二氧化碳和水，則化學(xué)方程式為2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑；

答案為：2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑；

(6)由圖知，透光率為97.5時(shí)，溶液中鋁離子的濃度為0.02mol/L，則結(jié)合其它相關(guān)數(shù)據(jù)，鋁元素的回收率= ；

答案為：90.0%。