Question

電解鋁技術(shù)的出現(xiàn)與成熟讓鋁從皇家珍品變成汽車(chē)、輪船、航天航空制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等）提取純Al₂O₃做冶煉鋁的原料，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下提取流程圖

（1）固體Ⅱ的化學(xué)式為

 

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（2）寫(xiě)出流程③中的離子方程式

 

；

 

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（3）從鋁土礦中提取鋁的過(guò)程不涉及的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型是

 

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A．復(fù)分解反應(yīng)     B．氧化還原反應(yīng)      C．置換反應(yīng)      D．分解反應(yīng)
（4）若向鋁土礦中加入過(guò)量NaOH溶液，寫(xiě)出此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

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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

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鋁土礦可以主要成分為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解后，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，不溶物Ⅰ為SiO₂；濾液Ⅰ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，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，過(guò)濾所得出的為Fe（OH）₃，濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，得到Al（OH）₃沉淀，加熱分解生成Al₂O₃，電解可得到鋁；濾液Ⅲ含有碳酸氫根離子，加入氧化鈣可生成碳酸鈣和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉可循環(huán)使用，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)以及題目要求可解答該題；
（1）濾液Ⅰ中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿生成Fe（OH）₃，加熱分解生成Fe₂O₃；
（2）濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉，和偏氯酸根離子反應(yīng)得到Al（OH）₃沉淀；
（3）反應(yīng)①②③④為復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)⑤為氧化還原反應(yīng)，氫氧化鐵、氫氧化鋁生成氧化物的反應(yīng)為分解反應(yīng)，不涉及置換反應(yīng)；
（4）若向鋁土礦中加入過(guò)量NaOH溶液，氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液，二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉溶液．

解答： 解：鋁土礦可以主要成分為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解后，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，不溶物Ⅰ為SiO₂；濾液Ⅰ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，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，過(guò)濾所得出的為Fe（OH）₃，濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，得到Al（OH）₃沉淀，加熱分解生成Al₂O₃，電解可得到鋁；濾液Ⅲ含有碳酸氫根離子，加入氧化鈣可生成碳酸鈣和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉可循環(huán)使用，
（1）濾液Ⅰ中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿生成Fe（OH）₃，加熱分解生成Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
（2）濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，得到Al（OH）₃沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+OH^-=HCO₃^-；AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）反應(yīng)①②③④為復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)⑤為氧化還原反應(yīng)，氫氧化鐵、氫氧化鋁生成氧化物的反應(yīng)為分解反應(yīng)，不涉及置換反應(yīng)，故答案為：C；
（4）若向鋁土礦中加入過(guò)量NaOH溶液，氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液，二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�清楚冶煉鋁工藝流程原理，熟練掌握“鋁三角”的相關(guān)反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．