Question

20．鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)．從鋁土礦中提取氧化鋁的流程如下圖所示：

（1）操作1的名稱是過(guò)濾，所需要的主要玻璃儀器除了漏斗、燒杯外還有玻璃棒．
（2）若試劑A是稀鹽酸，濾渣b的主要成分是H₂SiO₃（用化學(xué)式回答）．
（3）若試劑B是氨水，寫出溶液b加入過(guò)量試劑B所發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)離子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（4）某同學(xué)認(rèn)為也可以用如下流程從鋁土礦中提煉Al₂O₃：

濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是CaSiO₃，氣體A為CO₂；（用化學(xué)式回答）
（5）電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成4.48L的氧氣，則該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4.816×10²³或0.8N_A．

Answer 1

分析 鋁土礦中Al₂O₃、SiO₂和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，F(xiàn)e₂O₃和NaOH不反應(yīng)，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，所以操作1是過(guò)濾，濾液a中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，濾渣a為Fe₂O₃；
如果A是鹽酸，向?yàn)V液a中加入過(guò)量試劑A，然后過(guò)濾得到濾渣b和溶液b，加入的物質(zhì)能和NaAlO₂、Na₂SiO₃反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)和難溶性物質(zhì)，NaAlO₂和過(guò)量稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的AlCl₃，Na₂SiO₃和稀鹽酸反應(yīng)生成難溶性的H₂SiO₃，反應(yīng)方程式分別為NaAlO₂+4HCl=AlCl₃+NaCl+2H₂O、Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃↓+2NaCl，
同時(shí)還發(fā)生反應(yīng)HCl+NaOH=NaCl+H₂O，則濾液b中含有NaCl、AlCl₃
，濾渣b為H₂SiO₃；
向?yàn)V液b中加入過(guò)量B，操作3為過(guò)濾，得到濾渣c(diǎn)和濾液c，濾渣煅燒生成氧化鋁，則濾渣c(diǎn)為Al（OH）₃，如果B為氨水，濾液c中含有NaCl和NH₄Cl；
（4）鋁土礦中Al₂O₃、SiO₂和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，F(xiàn)e₂O₃和NaOH不反應(yīng)，濾液I中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，濾渣為Fe₂O₃；
向?yàn)V液I中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)CaO+H₂O=Ca（OH）₂，Ca（OH）₂和Na₂SiO₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成沉淀，反應(yīng)方程式為Ca（OH）₂+Na₂SiO₃=2NaOH+CaSiO₃↓，然后過(guò)濾，則得到的沉淀是CaSiO₃，濾液II中含有NaOH、NaAlO₂，向?yàn)V液II中通入氣體A，A反應(yīng)生成沉淀B，B煅燒生成氧化鋁，則B為Al（OH）₃，A和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁，則A為CO₂，濾液A中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，
據(jù)此分析解答．

解答 解：鋁土礦中Al₂O₃、SiO₂和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，F(xiàn)e₂O₃和NaOH不反應(yīng)，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，所以操作1是過(guò)濾，濾液a中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，濾渣a為Fe₂O₃；
如果A是鹽酸，向?yàn)V液a中加入過(guò)量試劑A，然后過(guò)濾得到濾渣b和溶液b，加入的物質(zhì)能和NaAlO₂、Na₂SiO₃反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)和難溶性物質(zhì)，NaAlO₂和過(guò)量稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的AlCl₃，Na₂SiO₃和稀鹽酸反應(yīng)生成難溶性的H₂SiO₃，反應(yīng)方程式分別為NaAlO₂+4HCl=AlCl₃+NaCl+2H₂O、Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃↓+2NaCl，
同時(shí)還發(fā)生反應(yīng)HCl+NaOH=NaCl+H₂O，則濾液b中含有NaCl、AlCl₃
，濾渣b為H₂SiO₃；
向?yàn)V液b中加入過(guò)量B，操作3為過(guò)濾，得到濾渣c(diǎn)和濾液c，濾渣煅燒生成氧化鋁，則濾渣c(diǎn)為Al（OH）₃，如果B為氨水，濾液c中含有NaCl和NH₄Cl；
（1）通過(guò)以上分析知，操作1的名稱是過(guò)濾，所需要的主要玻璃儀器除了漏斗、燒杯外還有玻璃棒
故答案為：過(guò)濾；玻璃棒；
（2）若試劑A是稀鹽酸，濾渣b的主要成分是H₂SiO₃，故答案為：H₂SiO₃；
（3）若試劑B是氨水，寫出溶液b加入過(guò)量試劑B所發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)離子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）鋁土礦中Al₂O₃、SiO₂和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，F(xiàn)e₂O₃和NaOH不反應(yīng)，濾液I中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，濾渣為Fe₂O₃；
向?yàn)V液I中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)CaO+H₂O=Ca（OH）₂，Ca（OH）₂和Na₂SiO₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成沉淀，反應(yīng)方程式為Ca（OH）₂+Na₂SiO₃=2NaOH+CaSiO₃↓，然后過(guò)濾，則得到的沉淀是CaSiO₃，濾液II中含有NaOH、NaAlO₂，向?yàn)V液II中通入氣體A，A反應(yīng)生成沉淀B，B煅燒生成氧化鋁，則B為Al（OH）₃，A和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁，則A為CO₂，濾液A中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，
濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是CaSiO₃，氣體A為CO₂，
故答案為：CaSiO₃；CO₂；
（5）電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成4.48L的氧氣，n（O₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根據(jù)氧氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得則該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)=0.2mol×4×N_A/mol=4.816×10²³或0.8N_A，故答案為：4.816×10²³或0.8N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及知識(shí)綜合運(yùn)用能力，明確基本操作方法、元素化合物性質(zhì)及反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，會(huì)根據(jù)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化確定物質(zhì)成分，題目難度中等．