Question

11．鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還有少量雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于NaOH溶液）是提取氧化鋁的原料．提取氧化鋁的工藝流程如下：

（1）請(qǐng)用離子方程式表示以上工藝流程中第①步反應(yīng)：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（2）寫出以上工藝流程中第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（3）步驟④所需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過濾．
（4）金屬鋁與氧化鐵混合在高溫下，會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng)．該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．請(qǐng)舉一例該反應(yīng)的用途焊接鋼軌．
（5）電解熔融氧化鋁制取金屬鋁，若有0.6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．理論上能得到金屬鋁的質(zhì)量是5.4g．

Answer 1

分析 Ai₂O₃和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，過濾除去不溶性雜質(zhì)，得到濾液為偏鋁酸鈉溶液，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和碳酸氫鈉，過濾得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁灼燒后會(huì)生成氧化鋁，電解氧化鋁熔融物可以得到金屬鋁，據(jù)此來(lái)回答相應(yīng)的問題．
（1）第①步反應(yīng)為Ai₂O₃和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；
（2）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和碳酸氫鈉；
（3）步驟④是過濾得到氫氧化鋁沉淀操作；
（4）金屬鋁在高溫下可以和氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)；
（5）電解熔融氧化鋁制取金屬鋁2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，生成4molAl反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為12mol；

解答 解：（1）Ai₂O₃和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（2）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和碳酸氫鈉，發(fā)生的反應(yīng)為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（3）上述分析可知步驟④是過濾得到氫氧化鋁沉淀操作，
故答案為：過濾；
（4）金屬鋁在高溫下可以和氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，獲得金屬鐵，鐵以鐵水的形式生成，這樣可以來(lái)焊接鋼軌，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；焊接鐵軌；
（5）電解熔融氧化鋁制取金屬鋁2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為12mol，若有0.6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則能得到金屬鋁的質(zhì)量是$\frac{0.6×4}{12}$mol×27g/mol=5.4（g），
故答案為：5.4g．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)方面的知識(shí)，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度不大．