Question

工業(yè)上用鋁土礦（主要成分Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過(guò)程如圖：

（1）寫(xiě)出步驟①②③④的化學(xué)方程式（是離子反應(yīng)的用離子方程式表示）
①

 

②

 

③

 

④

 

（2）請(qǐng)寫(xiě)出鋁熱劑Fe₂O₃與Al發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說(shuō)明該反應(yīng)的一個(gè)用途．

 

；

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,金屬冶煉的一般原理

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液A中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀C的成分是氫氧化鐵；濾液甲中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O，
（2）金屬鋁可以和氧化鐵之間發(fā)生鋁熱反應(yīng)，得到金屬鐵和氧化鋁，反應(yīng)是放熱的，可以焊接鐵軌．

解答： 解：（1）鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液A中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀C的成分是氫氧化鐵；濾液甲中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O，即步驟①②③④的化學(xué)方程式分別是：
①Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
②Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
④2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：：①Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
②Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
④2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；
（2）金屬鋁可以和氧化鐵之間發(fā)生鋁熱反應(yīng)，得到金屬鐵和氧化鋁，即Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+2Fe，反應(yīng)放熱，生成的鐵是熔融態(tài)，該反應(yīng)可以用來(lái)焊接鋼軌，故答案為：Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+2Fe；焊接鋼軌．

點(diǎn)評(píng)：本題以推斷題的形式，考查金屬及其化合物的相關(guān)性質(zhì)．對(duì)此類(lèi)題型的考查通常用結(jié)合鋁及其化合物，解題的關(guān)鍵在于熟練掌握“鋁三角”的相關(guān)反應(yīng)，題目難度不大．