Question

14．鋁土礦是工業(yè)煉鋁的主要原料，某鋁土礦樣品組成如下：
主要成分：Al₂O₃雜質(zhì)：Fe₂O₃、SiO₂及其他不溶且不參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)為測(cè)定該樣品中Al的含量，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)方案：
【查閱資料】各相關(guān)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)溶液的pH如表：

	Al3+	Fe3+	AlO2-	SiO32-
開(kāi)始沉淀時(shí)	3.4	1.9	10.6	7.3
沉淀完全時(shí)	4.7	3.2	9.3	5.3

方案一：將鋁土礦加足量鹽酸溶解，再調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺沉淀完全而Al³⁺不沉淀．需調(diào)節(jié)pH范圍應(yīng)是3.2～3.4，若想得到氯化鋁固體需將其溶液通入HCl氣流中直至蒸干．
方案二：

（1）②反應(yīng)的離子方程式為OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=CO₃^2-+2Al（OH）₃↓．CO₂不可過(guò)量的原因是防止SiO₃^2-被沉淀．
（2）若在步驟②中加入乙酸乙酯調(diào)節(jié)pH，加熱也可得到d的沉淀，寫(xiě)出生成d沉淀的化學(xué)方程式AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COO^-+Al（OH）₃↓+CH₃CH₂OH．

Answer 1

分析 方案一：將鋁土礦加足量鹽酸溶解，再調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺沉淀完全而Al³⁺不沉淀，分析圖表中數(shù)據(jù)選擇鐵離子沉淀完全，鋁離子不沉淀的PH；氯化鋁溶液水解生成氫氧化鋁和鹽酸，蒸干得到固體過(guò)程中鹽酸易揮發(fā)得到水解產(chǎn)物，需要抑制其水解；
方案二：鋁土礦中主要成分是Al₂O₃，雜質(zhì)為Fe₂O₃、SiO₂及其他不溶且不參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，樣品m₁g加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，二氧化硅、氧化鐵溶于堿反應(yīng)生成硅酸鈉、偏鋁酸鈉，過(guò)濾得到濾渣c(diǎn)為Fe₂O₃，濾液c中為Na₂SiO₃和NaAlO₂，濾液c中通入適量二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH過(guò)濾得到氫氧化鋁沉淀，同時(shí)控制溶液PH大于7.3避免沉淀硅酸根離子生成硅酸沉淀，得到濾渣d氫氧化鋁洗滌灼燒得到氧化鋁，
（1）②反應(yīng)是二氧化碳和過(guò)量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和氫氧化鋁沉淀，二氧化碳是調(diào)節(jié)溶液PH大于7.3避免沉淀硅酸根離子生成硅酸沉淀；
（2）若在步驟②中加入乙酸乙酯調(diào)節(jié)pH，加熱也可得到d的沉淀，是利用偏鋁酸鈉水解顯示的堿性促進(jìn)乙酸乙酯水解生成乙醇、乙酸鈉和氫氧化鋁沉淀．

解答 解：方案一：將鋁土礦加足量鹽酸溶解，再調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺沉淀完全而Al³⁺不沉淀，分析圖表中數(shù)據(jù)選擇鐵離子沉淀完全，鋁離子不沉淀的PH為3.2～3.4，氯化鋁溶液水解生成氫氧化鋁和鹽酸，若想得到氯化鋁固體需將其溶液通入氯化氫氣流中蒸發(fā)，抑制氯化鋁水解，最后直至蒸干得到氯化鋁固體，
故答案為：3.2～3.4；HCl氣流中；
方案二：鋁土礦中主要成分是Al₂O₃，雜質(zhì)為Fe₂O₃、SiO₂及其他不溶且不參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，樣品m₁g加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，二氧化硅、氧化鐵溶于堿反應(yīng)生成硅酸鈉、偏鋁酸鈉，過(guò)濾得到濾渣c(diǎn)為Fe₂O₃，濾液c中為Na₂SiO₃和NaAlO₂，濾液c中通入適量二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH過(guò)濾得到氫氧化鋁沉淀，同時(shí)控制溶液PH大于7.3避免沉淀硅酸根離子生成硅酸沉淀，得到濾渣d氫氧化鋁洗滌灼燒得到氧化鋁，
（1）②反應(yīng)是二氧化碳和過(guò)量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=CO₃^2-+2Al（OH）₃，CO₂不可過(guò)量的原因是二氧化碳是調(diào)節(jié)溶液PH大于7.3避免沉淀硅酸根離子生成硅酸沉淀，
故答案為：OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=CO₃^2-+2Al（OH）₃；防止SiO₃^2-被沉淀；
（2）若在步驟②中加入乙酸乙酯調(diào)節(jié)pH，加熱也可得到d的沉淀，是利用偏鋁酸鈉水解顯示的堿性促進(jìn)乙酸乙酯水解生成乙醇、乙酸鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CH₃COO^-+Al（OH）₃↓+CH₃CH₂OH，
故答案為：AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CH₃COO^-+Al（OH）₃↓+CH₃CH₂OH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，主要是氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅等物質(zhì)性質(zhì)的不同的應(yīng)用，注意流程的理解應(yīng)用，題目難度中等．