Question

8．某探究小組在實(shí)驗(yàn)室中用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有Fe₂O₃，SiO₂）提取氧化鋁，流程如圖，回答下列問題：

（1）畫出Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）寫出反應(yīng)①中主要成分發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（3）實(shí)驗(yàn)室中，甲同學(xué)用如圖裝置 I制備CO₂氣體并通入濾液B中制備Al（OH）₃，實(shí)驗(yàn)時(shí)結(jié)果沒有產(chǎn)生預(yù)期現(xiàn)象．乙同學(xué)分析以為：甲同學(xué)通入的CO₂氣體中含有HCl氣體是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的原因，解決的方案是在裝置 I中①和②之間增加Ⅱ．則裝置Ⅱ中的試劑x應(yīng)為飽和碳酸氫鈉溶液．

（4）工業(yè)上通常以鋁土礦提取得到的Al₂O₃為原料制備無水氯化鋁：2Al₂O₃+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑
該反應(yīng)中的還原劑是C，制得22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂氣體，有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

Answer 1

分析 本題以鋁土礦為原料制備氧化鋁的工藝流程，涉及物質(zhì)分離提純的基本操作和鋁及其化合物的性質(zhì)；
（1）根據(jù)原子結(jié)構(gòu)示意圖的畫法來解答；
（2）氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．但Fe₂O₃溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸．①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；
（3）在實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，根據(jù)NaHCO₃溶液能與HCl氣體反應(yīng)，而不與二氧化碳反應(yīng)分析；
（4）Cl₂有強(qiáng)氧化性，還原劑是有元素化合價(jià)降低的物質(zhì)，根據(jù)碳元素化合價(jià)變化計(jì)算注意電子數(shù)目．

解答 解：（1）Al元素是第13號元素，核內(nèi)由13個(gè)質(zhì)子，核外有13個(gè)電子，Al元素的原子的最外層電子數(shù)是3，可以作出Al元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，故答案為：；
（2）①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．①氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，對應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O
氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵與水，反應(yīng)方程式為 Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，對應(yīng)離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）在實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，NaHCO₃溶液能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，在除去氯化氫的同時(shí)增加了二氧化碳的量，故答案為：飽和碳酸氫鈉；
（4）2Al₂O₃+6Cl₂+34AlCl₃+3CO₂↑反應(yīng)中氯元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，氯氣是氧化劑，碳從0價(jià)變?yōu)?4價(jià)，是還原劑，若制得22.4L（標(biāo)況下）CO₂氣體時(shí)，即1mol二氧化碳，轉(zhuǎn)移電子為1mol×4=4mol，
故答案為：C；4．

點(diǎn)評 本題考查用鋁土礦提取氧化鋁，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，平時(shí)注意分析問題、解決問題的能力的培養(yǎng)，題目難度中等．