Question

3．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過(guò)程如圖所示：
（1）不溶物為SiO₂（寫(xiě)化學(xué)式，下同），濾液甲中的溶質(zhì)為FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）濾液甲中含鋁元素的溶質(zhì)與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)進(jìn)入濾液乙，發(fā)生此反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1：4．若使用氨水能否達(dá)到上述目的否（填“能”或“否”）．
（3）若向?yàn)V液甲中加入碘化鉀溶液，相關(guān)的離子反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，從該溶液中獲得碘單質(zhì)需要加入四氯化碳（填試劑名稱(chēng)），振蕩、靜置，再經(jīng)分液（填操作名稱(chēng)），蒸餾后即得到碘單質(zhì)．
（4）③步驟中通入二氧化碳是過(guò)量的，寫(xiě)出此步發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若將鋁土礦用過(guò)量氫氧化鈉溶液溶解，過(guò)濾后向?yàn)V液中通入過(guò)量CO₂，再經(jīng)過(guò)濾、加熱得到的物質(zhì)是Al₂O₃、SiO₂．
（6）②步驟得到的沉淀為灰綠色，沉淀變?yōu)榧t褐色需要較長(zhǎng)時(shí)間，欲快速得到紅褐色沉淀，可以向此沉淀中加入過(guò)量的A（填字母）
A．過(guò)氧化鈉    B．氯水    C．稀硝酸     D．酸性高錳酸鉀溶液．

Answer 1

分析 鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，F(xiàn)e₃O₄、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液甲中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鐵離子、亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵，最終生成氫氧化鐵，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀的成分是氫氧化鐵；濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，以此解答該題．

解答 解；鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，F(xiàn)e₃O₄、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液甲中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鐵離子、亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵，最終生成氫氧化鐵，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀的成分是氫氧化鐵；濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
（1）由以上分析可知不溶物為SiO₂，濾液甲中的溶質(zhì)為FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl，故答案為：SiO₂；FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）濾液甲中含鋁元素的溶質(zhì)與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)進(jìn)入濾液乙，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，發(fā)生此反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1：4，氫氧化鋁與強(qiáng)堿反應(yīng)，不溶于氨水，
故答案為：1：4；否；
（3）濾液甲含有Fe³⁺，具有氧化性，可與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，從該溶液中獲得碘單質(zhì)需要加入四氯化碳進(jìn)行萃取，然后分液、蒸餾可得到碘，
故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；四氯化碳；分液；
（4）濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若將鋁土礦用過(guò)量氫氧化鈉溶液溶解，含有偏鋁酸鈉、硅酸鈉，過(guò)濾后向?yàn)V液中通入過(guò)量CO₂，可生成氫氧化鋁、硅酸沉淀，加熱分解生成Al₂O₃、SiO₂，
故答案為：Al₂O₃、SiO₂；
（6））②步驟得到的沉淀為灰綠色，沉淀變?yōu)榧t褐色需要較長(zhǎng)時(shí)間，欲快速得到紅褐色沉淀，應(yīng)加入具有強(qiáng)氧化性和堿性的物質(zhì)，只有過(guò)氧化鈉符合，
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng) 本題以工藝流程題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)、物質(zhì)的分離提純、以及化學(xué)用語(yǔ)書(shū)寫(xiě)等，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，難度中等，清楚工藝流程原理是關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)遷移的綜合運(yùn)用．