Question

1．某探究小組在實驗室中用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）冶煉鋁．回答下列問題：

（1）在實驗中需用1mol•L^-1的NaOH溶液480mL，配制該溶液已有下列儀器：托盤天平（砝碼）、膠頭滴管、藥匙、玻璃棒、量筒、燒杯，還缺少的玻璃儀器是500mL容量瓶．
（2）請寫出溶解過程中加快溶解速率和提高浸出率的兩點措施：適當升溫，充分攪拌、延長溶解時間等．
（3）沉淀1的主要成份為：SiO₂．
（4）生成沉淀2的離子反應方程式為Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓．
（5）寫出NaHCO₃的一種用途作發(fā)酵粉或制純堿．
（6）電解Al₂O₃制備Al的反應方程式為2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

Answer 1

分析 SiO₂和鹽酸不反應，Fe₂O₃和氫氧化鈉不反應而氧化鋁能，該工藝流程原理為：鋁土礦加鹽酸，得到濾液A中含有鋁離子、鐵離子，沉淀1為二氧化硅，A溶液加入過量氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉化為偏鋁酸根，進入濾液B中，通入二氧化碳，將偏鋁酸根轉化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，電解氧化鋁得到鋁，
（1）依據一定物質的量濃度溶液的配制方法以及儀器的選擇回答即可；
（2）增大反應物的接觸面、升高溫度、提高反應物濃度等都可以提高反應速率，據此答題；
（3）鋁土礦可以看做Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，鋁土礦加過量鹽酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，而SiO₂和HCl不反應，不能溶解，不溶物為SiO₂；
（4）沉淀2為加入燒堿后的沉淀，所以沉淀為氫氧化物；
（5）NaHCO₃可作發(fā)酵粉或制純堿；
（6）根據電解原理可知電解Al₂O₃制備Al時陰極生成Al，陽極生成O₂．

解答 解：SiO₂和鹽酸不反應，Fe₂O₃和氫氧化鈉不反應而氧化鋁能，該工藝流程原理為：鋁土礦加入鹽酸，得到濾液A中含有鋁離子、鐵離子，沉淀1為二氧化硅，A溶液加入過量氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉化為偏鋁酸根，進入濾液B中，通入二氧化碳，將偏鋁酸根轉化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，電解氧化鋁得到鋁，
（1）在實驗中需用1mol•L^-1的NaOH溶液480mL，但是實驗室中無480mL的容量瓶，依據“大而近”的儀器選擇原則，故應選取500mL容量瓶，配制該溶液需要溶解固體，故還需要燒杯，
故答案為：500mL容量瓶；
（2）增大反應物的接觸面、升高溫度、提高反應物濃度等都可以提高反應速率，所以要加快溶解速率和提高浸出率可以適當升溫、充分攪拌、延長溶解時間等，
故答案為：適當升溫、充分攪拌、延長溶解時間等；
（3）鋁土礦加過量鹽酸溶解，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，反應方程式分別為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應，所以沉淀B為不溶物SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（4）濾液A中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，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2的成分是氫氧化鐵，生成氫氧化鐵的反應方程式為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；
（5）NaHCO₃可作發(fā)酵粉或制純堿，故答案為：作發(fā)酵粉或制純堿；
（6）根據電解原理可知電解Al₂O₃制備Al時陰極生成Al，陽極生成O₂，電解的反應方程式為2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

點評 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質，解題時不僅需熟知物質間的反應原理，還需靈活運用于實驗的設計，題目難度不大．