Question

13．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為A1₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁，冶煉鋁的原料，提取的操作過程如圖：

請回答下列問題：
（1）寫出步驟①中發(fā)生反應的離子方程式Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；濾渣①的成分為SiO₂．
（2）寫出步驟②中生成含鋁化合物的化學方程式AlCl₃+4NaOH=3NaCl+Na[Al（OH）]₄或AlC1₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O；能否將此步驟中的NaOH 溶液更換為氨水？不能（填“能”或“不能”）．若不能，請說明理由：若用氨水，F(xiàn)e³⁺與Al³⁺均沉淀，無法將二者分離（若能，則此空不答）．
（3）步驟③中的X 為CO₂（填化學式），發(fā)生反應的離子方程式為CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）若鋁土礦的質量為mkg，最后得到A1₂O₃的質量為nkg（忽略提取過程中鋁元素的損失），則鋁土礦中鋁元素的質量分數(shù)為$\frac{27n}{51m}×100%$（用含m、n 的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 步驟①Al₂O₃、Fe₂O₃與稀鹽酸反應生成鹽和水，反應方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，SiO₂和稀鹽酸不反應，然后采用過濾方法得到濾渣1為SiO₂、濾液1中溶質有AlCl₃、FeCl₃，向濾液1中加入過量NaOH溶液，發(fā)生的反應為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，過濾得到的濾渣2為Fe（OH）₃，濾液2中含有NaAlO₂、NaOH，向濾液乙中通入過量二氧化碳，發(fā)生的離子反應方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，過濾后得到濾渣氫氧化鋁，濾液3為碳酸氫鈉，加熱氫氧化鋁得到氧化鋁固體，反應方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）步驟①為Al₂O₃、Fe₂O₃與稀鹽酸反應生成鹽和水，反應方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，SiO₂和稀鹽酸不反應，然后采用過濾方法得到濾渣1為SiO₂；
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；SiO₂；
（2）步驟②為向濾液1（濾液1中溶質有AlCl₃、FeCl₃）中加入過量NaOH溶液，其中氯化鋁生成偏鋁酸鈉，反應物額：AlCl₃+4NaOH=3NaCl+Na[Al（OH）]₄或AlC1₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O；鋁離子與氨水反應生成氫氧化鋁沉淀，鐵離子也沉淀，無法將鐵離子、鋁離子分離，故不能用氨水替代氫氧化鈉；
故答案為：AlCl₃+4NaOH=3NaCl+Na[Al（OH）]₄或AlC1₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O；不能；若用氨水，F(xiàn)e³⁺與Al³⁺均沉淀，無法將二者分離；
（3）步驟③為向偏鋁酸鈉中加入過量的X最終得到氫氧化鋁沉淀，應為二氧化碳，反應為：CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：CO₂；CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）得到A1₂O₃的質量為nkg，則其中鋁元素的質量為$\frac{27}{51}×n$ kg，根據(jù)鋁元素質量守恒，則原鋁土礦中的鋁元素質量也為$\frac{27}{51}×n$ kg，故鋁土礦中鋁元素的質量分數(shù)為：$\frac{27n}{51m}×100%$；
故答案為：$\frac{27n}{51m}×100%$．

點評 本題考查物質分離和提純，為高頻考點，涉及物質之間反應、基本實驗操作，明確物質性質差異性及物質分離提純方法是解本題關鍵，知道每個步驟發(fā)生的反應及操作方法，題目難度不大．