Question

18．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還有少量的Fe₂O₃、SiO₂）提取冶煉鋁的原料氧化鋁．工藝流程如圖：
（1）原料A為鹽酸，步驟①反應的離子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（2）濾液1中要加入稍過量原料B，原料B的化學式是NaOH，步驟②反應的離子方程式是：H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）步驟③的化學方程式是：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

Answer 1

分析 原料A為鹽酸，SiO₂和鹽酸不反應，氧化鋁、氧化鐵與鹽酸反應，步驟①分離不溶固體與液體，為過濾操作，得到濾渣為SiO₂，濾液1含有AlCl₃、FeCl₃及剩余的HCl，加入試劑B得到沉淀與濾液2，步驟②為過濾，步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液②含有AlO₂^-，步驟②應加入氫氧化鈉，將Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，將Al³⁺轉化為AlO₂^-，氫氧化鋁加入分解得到氧化鋁．

解答 解：原料A為鹽酸，SiO₂和鹽酸不反應，氧化鋁、氧化鐵與鹽酸反應，步驟①分離不溶固體與液體，為過濾操作，得到濾渣為SiO₂，濾液1含有AlCl₃、FeCl₃及剩余的HCl，加入試劑B得到沉淀與濾液2，步驟②為過濾，步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液②含有AlO₂^-，步驟②應加入氫氧化鈉，將Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，將Al³⁺轉化為AlO₂^-，氫氧化鋁加入分解得到氧化鋁．
（1）步驟①加入鹽酸，氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁與水，氧化鐵與鹽酸反應生成氯化鐵與水，反應的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）由上述分析可知，原料B的化學式是NaOH，步驟①加入過量鹽酸，濾液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，反應離子方程為：H⁺+OH^-=H₂O，F(xiàn)e³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
故答案為：NaOH； H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）濾液②含有AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與AlO₂^-反應生成的沉淀為氫氧化鋁，反應進行方程式為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

點評 本題以框圖題形式考查化學工藝流程、物質的分離提純、鋁的化合物的性質，難度中等，是對知識遷移的綜合運用．