Question

1．工業(yè)上從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中提取鋁可采用如下工藝流程：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）如圖中涉及分離溶液與沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是過(guò)濾（填操作名稱）；
（2）步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液應(yīng)該是過(guò)量（填“少量”或“過(guò)量”），沉淀B的成分是SiO₂（填化學(xué)式，下同），溶液D中含鋁元素的溶質(zhì)的是NaAlO₂，它屬于鹽（填“酸”、“堿”、“鹽”）類物質(zhì)；
（3）溶液D中通入過(guò)量CO₂生成沉淀F的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含有雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃，鋁土礦和過(guò)量HCl混合，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂和HCl不反應(yīng)，所以沉淀B是SiO₂，濾液A中成分是 AlCl₃、FeCl₃和HCl，向?yàn)V液A中加入過(guò)量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，則濾液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C為Fe（OH）₃，向?yàn)V液D中通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)NaOH+CO₂=NaHCO₃、AlO^2-+CO₂（過(guò)）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，沉淀F為Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加熱沉淀F，氫氧化鋁分解生成M為Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al，由此分析解答．

解答 解：（1）分離難溶物和溶液采用過(guò)濾方法，所以圖中涉及分離溶液與沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是過(guò)濾，故答案為：過(guò)濾；
（2）鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀B為不溶物SiO₂；濾液A中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液是為了將鋁分開(kāi)，故加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀C的成分是氫氧化鐵；溶液D中含鋁元素的溶質(zhì)的是AlO₂^-形成的鹽，故答案為：過(guò)量；SiO₂；NaAlO₂；鹽；
（3）氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，溶液D中通入過(guò)量CO₂生成沉淀F，為偏鋁酸根離子和二氧化碳能發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時(shí)不僅清楚提取的操作過(guò)程原理，而且需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)，能熟練對(duì)知識(shí)遷移進(jìn)行綜合運(yùn)用是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．