Question

19．鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料．工業(yè)上提取氧化鋁的工藝流程如圖所示，請回答有關(guān)問題：
（1）流程乙加入燒堿后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（2）溶液D到沉淀E發(fā)生的離子方程式：Al（OH）₄⁺+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓．
（3）驗證濾液B含F(xiàn)e³⁺，可取少量濾液并加入KSCN．
（4）濾液K中溶質(zhì)的主要成份是NaHCO₃（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料，
流程甲：向鋁土礦中加入過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反應(yīng)，所以固體A為SiO₂，濾液中溶質(zhì)為FeCl₃、AlCl₃、HCl，向濾液B中加入過量NaOH，發(fā)生的反應(yīng)為FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，濾液D中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E為Al（OH）₃，濾液F中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀E發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向鋁土礦中加入過量燒堿溶液，發(fā)生的反應(yīng)為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鐵不反應(yīng)，所以固體X為Fe₂O₃，濾液Y中成分為NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入過量二氧化碳時，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z為Al（OH）₃、H₂SiO₃，濾液K中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀Z得到氧化鋁．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料，
流程甲：向鋁土礦中加入過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反應(yīng)，所以固體A為SiO₂，濾液中溶質(zhì)為FeCl₃、AlCl₃、HCl，向濾液B中加入過量NaOH，發(fā)生的反應(yīng)為FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，濾液D中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E為Al（OH）₃，濾液F中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀E發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向鋁土礦中加入過量燒堿溶液，發(fā)生的反應(yīng)為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鐵不反應(yīng)，所以固體X為Fe₂O₃，濾液Y中成分為NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入過量二氧化碳時，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z為Al（OH）₃、H₂SiO₃，濾液K中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀Z得到氧化鋁，
（1）流程乙加入燒堿后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）溶液D到沉淀E發(fā)生的離子方程式：Al（OH）₄^-+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，故答案為：Al（OH）₄^-+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（3）鐵離子和KSCN溶液混合發(fā)生反應(yīng)生成絡(luò)合物而導(dǎo)致溶液呈血紅色，所以可以用KSCN溶液檢驗鐵離子，則驗證濾液B含F(xiàn)e³⁺，可取少量濾液并加入KSCN溶液，
故答案為：KSCN；
（4）通過以上分析知，濾液K中溶質(zhì)的主要成份是NaHCO₃，故答案為：NaHCO₃．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純方法的選擇和運用，為高頻考點，明確各個流程發(fā)生的反應(yīng)及沉淀和濾液成分是解本題關(guān)鍵，熟悉常見元素化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，知道鐵離子檢驗方法及現(xiàn)象，題目難度不大．