Question

從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取Al₂O₃的兩種工藝品的流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）流程乙加入燒堿后的離子方程式為

 

．
（2）固體A的應(yīng)用

 

．（兩點(diǎn)）
（3）濾液D與少量CO₂反應(yīng)的離子方程式為

 

，向該濾液K中加入足量石灰水的離子方程式是

 

（4）流程乙制氧化鋁的優(yōu)點(diǎn)是所用的試劑較經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是

 

（5）已知298K時(shí)，Mg（OH）₂的溶度積常數(shù)K_SP=10^-11，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿恰使鎂離子沉淀完全，則溶液的PH最小為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：無(wú)機(jī)物的推斷,硅和二氧化硅,鎂、鋁的重要化合物,鐵的氧化物和氫氧化物,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：根據(jù)工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過(guò)量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向?yàn)V液D中通入過(guò)量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過(guò)量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃，
（1）氧化鋁與過(guò)量的堿反應(yīng)生成了偏鋁酸鹽和水，二氧化硅在堿性溶液中反應(yīng)生成了硅酸鹽和水；
（2）固體A為二氧化硅，可以制光纖、飾品、制硅、制玻璃等；
（3）濾液D中含有偏鋁酸根離子與少量CO₂反應(yīng)生成了氫氧化鋁和碳酸根離子．濾液K中含有碳酸氫根離子與足量石灰水反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和水；
（4）流程乙制氧化鋁的過(guò)程中可能會(huì)混有二氧化硅雜質(zhì)；
（5）當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）=10^-5mol?L^-1時(shí)，可以認(rèn)為沉淀完全，根據(jù)溶度積常數(shù)=10^-11，計(jì)算氫氧根的最小濃度，進(jìn)而計(jì)算溶液的PH最小值．

解答： 解：由工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過(guò)量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向?yàn)V液D中通入過(guò)量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過(guò)量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃，
（1）Al₂O₃與氫氧化鈉反應(yīng)，離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，SiO₂和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉鹽和水，離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）由上述分析可知，A為SiO₂，可以用于生產(chǎn)玻璃、制備光導(dǎo)纖維等，
故答案為：生產(chǎn)玻璃、制備光導(dǎo)纖維等；
（3）濾液D與少量CO₂反應(yīng)的離子方程式為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃+CO₃^2-，
向該濾液K中加入足量石灰水的離子方程式是：HCO₃^-+Ca²⁺+OH^-═CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃+CO₃^2-；HCO₃^-+Ca²⁺+OH^-═CaCO₃↓+H₂O；
（4）流程乙制氧化鋁的優(yōu)點(diǎn)是所用的試劑較經(jīng)濟(jì)，但沉淀Z為Al（OH）₃及少量硅酸，加熱分解制備的氧化鋁不純，含有二氧化硅，
故答案為：制備的氧化鋁不純，含有二氧化硅；
（5）當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）=10^-5mol?L^-1時(shí)，可以認(rèn)為沉淀完全，由于K_sp=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=10^-11，則c（OH^-）≥

10-11 10-5

=10^-3mol?L^-1，故c（H⁺）≤10^-11mol?L^-1，則pH=-lgc（H⁺）≥11，
故答案為：11．

點(diǎn)評(píng)：本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查無(wú)機(jī)物推斷、元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、除雜的方法、離子方程式、溶度積的計(jì)算等，難度中等，（3）中注意離子方程式與量有關(guān)，為易錯(cuò)點(diǎn)．