Question

9．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還有少量的Fe₂O₃、SiO₂）提取冶煉鋁的原料氧化鋁．工藝流程如下圖：（每步所加試劑均稍過量）

（1）步驟①反應的離子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）原料B的化學式是NaOH，步驟②所得沉淀的化學式是：Fe（OH）₃．
（3）步驟③中生成沉淀的化學方程式是：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（4）如果省去步驟①，即溶解鋁土礦是從加入原料B開始，則會對氧化鋁的提取有什么影響？若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質．

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反應，向偏鋁酸鈉中通入過量的二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀，由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液②含有AlO₂^-．步驟②應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，所以濾液①中含有Al³⁺，步驟①應為加入鹽酸，除去SiO₂．

解答 解：由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液②含有AlO₂^-．步驟②應加入氫氧化鈉，所以濾液①中含有Al³⁺，步驟①應為加入鹽酸，除去SiO₂．
（1）由上述分析可知，步驟①加入鹽酸，除去SiO₂，所以原料A為鹽酸，氧化鋁與酸反應離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，氧化鐵與鹽酸反應離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）步驟①加入過量鹽酸，濾液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，反應為 H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
故答案為：NaOH； Fe（OH）₃；
（3）濾液②含有AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與AlO₂^-反應生成的沉淀為氫氧化鋁，反應化學方程式為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（4）若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，通入二氧化碳會生成硅酸沉淀，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質．
故答案為：若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質．

點評 本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質，難度中等，清楚冶煉鋁工藝流程原理，是對知識遷移的綜合運用．