Question

13．鋁用途廣泛，用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃少量SiO₂和Fe₂O₃）制取Al有如下途徑：
（1）加入過量硫酸發(fā)生反應的離子方程式有Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（2）步驟 II生成濾液B對應離子方程式為4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O．
（3）步驟V中發(fā)生反應的化學方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑
（4）步驟Ⅲ中生成固體C的離子反應方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（5）步驟 I也可以加入過量NaOH溶液代替硫酸，發(fā)生反應的化學方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O．

Answer 1

分析 SiO₂和硫酸不反應，F(xiàn)e₂O₃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．鋁土礦中加入硫酸，沉淀A為SiO₂，濾液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入過量NaOH，沉淀B為Fe（OH）₃，濾液B中含有NaAlO₂，通入二氧化碳氣體，濾液C中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，氫氧化鋁在加熱分解可生成氧化鋁，以此解答該題，
（1）加入過量硫酸，Al₂O₃和Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鋁和硫酸鐵；
（2）濾液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入過量NaOH，步驟 II生成濾液B為偏鋁酸鈉溶液；
（3）步驟V中發(fā)生反應是電解固體D氧化鋁生成氧氣和鋁；
（4）偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉；
（5）步驟 I也可以加入過量NaOH溶液代替硫酸，其中Al₂O₃溶液量SiO₂和氫氧化鈉溶液反應分別生成偏鋁酸鈉溶液和硅酸鈉溶液．

解答 解：（1）加入過量硫酸，Al₂O₃和Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鋁和硫酸鐵，反應的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）根據以上分析，濾液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入過量NaOH步驟 II生成濾液B為偏鋁酸鈉溶液，故反應的離子方程式為：4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O，
故答案：4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O；
（3）步驟V中發(fā)生反應是電解固體D氧化鋁生成氧氣和鋁，反應的化學方程式是：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（4）步驟Ⅲ中生成固體C的反應是向濾液B中通入二氧化碳氣體，又根據以上分析，濾液B中含有NaAlO₂，故反應的離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；故答案：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）步驟 I也可以加入過量NaOH溶液代替硫酸，其中Al₂O₃溶液量SiO₂和氫氧化鈉溶液反應，反應的化學方程式為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；

點評 本題考查混合物的有關計算及反應方程式的書寫，難度中等，清楚反應過程是解題的關鍵，注意守恒思想的運用，簡化計算過程．