Question

2．某課外小組研究鋁土礦中Al₂O₃的含量．查閱資料得知，鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，雜質(zhì)是Fe₂O₃、SiO₂等．從鋁土礦中提取Al₂O₃的過程如下：

（1）固體B的主要用途有（寫出1條即可）煉鐵原料、用作涂料、油漆等．
（2）第①步，向鋁土礦中加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）第③步中，生成氫氧化鋁的離子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
若往A溶液中通入足量CO₂，請寫出可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-和SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；．
（4）工業(yè)上制取AlCl₃用Al₂O₃與C、Cl₂在高溫條件下反應(yīng)，每消耗0.5mol碳單質(zhì)，轉(zhuǎn)移1mol電子，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．
（5）將實驗過程中所得固體精確稱量．課外小組發(fā)現(xiàn)所得氫氧化鋁固體的質(zhì)量與原鋁土礦質(zhì)量相等，求該鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算過程，計算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 向鋁土礦中加入足量燒堿溶液后，氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿，只Fe₂O₃溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，加入鹽酸生成硅酸和氯化鋁，氯化鋁溶液中滴入氨水生成氫氧化鋁，氫氧化鋁受熱分解，生成氧化鋁，由此分析解答．
（1）氧化鐵為紅色，簡稱鐵紅，可用作涂料、油漆等；
（2）向鋁土礦中加入足量燒堿溶液后，氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿．只Fe₂O₃溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子；
（3）試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁；若往A溶液中通入足量CO₂，硅酸根離子和偏鋁酸根離子反應(yīng)生成硅酸和氫氧化鋁；
（4）Cl₂有強氧化性，將C氧化為CO，自身被還原為C1^-，根據(jù)得失電子守恒解答；
（5）所得氫氧化鋁固體的質(zhì)量與原鋁土礦質(zhì)量相等，這說明鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)和氫氧化鋁中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)是相同，分析求解．

解答 解：（1）向鋁土礦中加入足量燒堿溶液后，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵，氧化鐵可作為煉鐵的原料，氧化鐵為紅色，可用作涂料、油漆等，
故答案為：煉鐵原料、用作涂料、油漆等；
（2）根據(jù)框圖流程，向鋁土礦中加入足量燒堿溶液后，氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿．只Fe₂O₃溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵氧化鐵和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，
則向鋁土礦中加入足量燒堿溶液后，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；若往A溶液中通入足量CO₂，硅酸根離子和偏鋁酸根離子反應(yīng)生成硅酸和氫氧化鋁，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-和SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-和SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
（4）Cl₂有強氧化性，碳具有還原性，每消耗0.5 mol 碳單質(zhì)，轉(zhuǎn)移1mol電子，這說明反應(yīng)中碳失去2個電子，即氧化產(chǎn)物是CO，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案為：Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；
（5）將實驗過程中所得固體精確稱量，課外小組發(fā)現(xiàn)所得氫氧化鋁固體的質(zhì)量與原鋁土礦質(zhì)量相等，說明所得氫氧化鋁固體的質(zhì)量與原鋁土礦質(zhì)量相等，即鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)和氫氧化鋁中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)是相同的．又因為氧化鋁可以寫成Al₂O₃•3H₂O的形式，所以質(zhì)量分數(shù)是$\frac{102}{102+54}$×100%=65.4%，
答：鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為65.4%．

點評 本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)，清楚提取的操作過程原理，能熟練對知識遷移進行綜合運用是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．