Question

5．鋁是一種重要的金屬，在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用途，如圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：

已知：①鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)；
②溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH．
（1）鋁土礦中的Al₂O₃與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（2）在工藝流程中“酸化”時，加入的最佳物質(zhì)B是CO₂，理由是氫氧化鋁不溶于弱酸，寫出酸化過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．；
（3）工業(yè)上用Al₂O₃與C、Cl₂在高溫條件下反應(yīng)制取AlCl₃，理論上每消耗6.0g碳單質(zhì)，轉(zhuǎn)移1mol電子，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（4）某同學(xué)推測鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到的熔融物中還含有Fe₂O₃，設(shè)計了如下方案來驗證：取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，反應(yīng)一段時間后，向反應(yīng)后的混合液中滴加物質(zhì)甲的溶液，觀察溶液顏色的變化，即可證明熔融物中是否含有Fe₂O₃．
    ①物質(zhì)甲是KSCN（填化學(xué)式），②請判斷該同學(xué)設(shè)計的實驗方案的合理性不合理（填“合理”或“不合理”）．原因是（若合理，則不用填寫）Fe³⁺可能被Fe全部還原為Fe²⁺而不能使KSCN溶液變紅．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水，只有氧化鐵與堿不反應(yīng)，結(jié)合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈沉淀，過濾后得濾渣Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；濾液用二氧化碳酸化時，將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；過濾得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，電解氧化鋁得單質(zhì)鋁；
（1）氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)均生成偏鋁酸鈉和水；
（2）酸化是通入過量的二氧化碳?xì)怏w，選用二氧化碳作酸化劑，可將Al元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀，因為氫氧化鋁沉淀不溶于弱酸和弱堿；
（3）根據(jù)工業(yè)上用Al₂O₃與C、Cl₂在高溫條件下反應(yīng)制取AlCl₃，Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)會生成A1C1₃，理論上每消耗6.0g碳單質(zhì)，轉(zhuǎn)移1mol電子，1molC反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移2mol，則依據(jù)電子守恒得到反應(yīng)后生成的氣體為一氧化碳，結(jié)合原子守恒書寫化學(xué)方程式；
（4）①用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子；
②鐵離子能夠與金屬鐵反應(yīng)生成亞鐵離子，該方案無法證明熔融物中是否含有氧化鐵．

解答 解：鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水，只有氧化鐵與堿不反應(yīng)，結(jié)合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈沉淀，過濾后得濾渣Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；濾液用二氧化碳酸化時，將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；過濾得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，電解氧化鋁得單質(zhì)鋁．
（1）氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水，離子反應(yīng)分別為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（2）選用二氧化碳作酸化劑，酸化是通入過量的B為二氧化碳?xì)怏w，因為氫氧化鋁沉淀不溶于弱酸和弱堿，可將Al元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：CO₂+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：CO₂；氫氧化鋁不溶于弱酸；CO₂+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）工業(yè)上用Al₂O₃與C、Cl₂在高溫條件下反應(yīng)制取AlCl₃，理論上每消耗6.0g碳單質(zhì)，轉(zhuǎn)移1mol電子，1molC反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移2mol，則依據(jù)電子守恒得到反應(yīng)后生成的氣體為一氧化碳，所以Al₂O₃、C1₂和C反應(yīng)，生成A1C1₃和CO，反應(yīng)方程式為A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO，
故答案為：A1₂O₃+3C1₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C1₃+3CO；
（4）①氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，鐵離子用硫氰化鉀溶液檢驗，則加入甲為KSCN，
故答案為：KSCN；
②取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，向反應(yīng)后的混合液中滴加物質(zhì)硫氰化鉀的溶液，F(xiàn)e³⁺可能被Fe全部還原為Fe²⁺而不能使KSCN溶液變紅，所以無法證明熔融物中不含有Fe₂O₃，所以該同學(xué)的實驗方案不合理，
故答案為：不合理；Fe³⁺可能被Fe全部還原為Fe²⁺而不能使KSCN溶液變紅．

點(diǎn)評 本題考查了無水AlCl₃的工藝制備，涉及離子方程式書寫、電解原理、轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算、離子檢驗方法等，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用分析、比較、歸納等方法對所獲取的信息進(jìn)行初步加工和應(yīng)用的能力．