Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2]的工藝流程如圖所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)固體a的化學(xué)式為________，固體b化學(xué)式為________，Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

(2)由Ⅴ制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為__________________。

(3)由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是__________________，由銨明礬溶液中制銨明礬晶體的操作是__________________。

(4)如果先向鋁土礦加入過(guò)量氫氧化鈉，再加入過(guò)量鹽酸，此時(shí)首先出現(xiàn)的固體a是__________。

Answer 1

【答案】SiO2 Fe(OH)3 +CO2+2H2O===+Al(OH)3↓ Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O 過(guò)濾 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌 Fe2O3

【解析】

（1）鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學(xué)式為SiO2；鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，生成鐵離子和鋁離子，加入過(guò)量的燒堿，鋁離子變?yōu)镹aAlO2溶液，反應(yīng)的離子方程式為：鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，所以固體b化學(xué)式為Fe(OH)3；Ⅲ中偏鋁酸鈉溶液通入足量CO2氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

綜上所述，本題答案是：SiO2；Fe(OH)3；AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

(2)根據(jù)流程可知，Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應(yīng)生成銨明礬溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O；

綜上所述，本題答案是：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O。

（3）根據(jù)流程可知，Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ操作中都涉及到了固液分離操作，所以Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是過(guò)濾；從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。

綜上所述，本題答案是：過(guò)濾 ；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。

(4) 鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))，如果先向鋁土礦加入過(guò)量氫氧化鈉，氧化鋁、二氧化硅均溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鈉和硅酸鈉溶液，氧化鐵不溶與氫氧化鈉，此時(shí)首先出現(xiàn)的固體a是 Fe2O3；

綜上所述，本題答案是：Fe2O3。