Question

鋁廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和日常生活中。工業(yè)上由鋁土礦(Al₂O₃·3H₂O的含量約為85%,其余主要為SiO₂、Fe₂O₃等)冶煉金屬鋁的流程如下。

已知拜耳法生產(chǎn)Al₂O₃·3H₂O的基本原理為:
Al₂O₃·3H₂O+2NaOH(aq)2NaAlO₂(aq)+4H₂O,[Al₂O₃·3H₂O也可表示為2Al(OH)₃]
(1)操作Ⅰ的名稱為　　　　,赤泥中除含有鋁硅酸鹽外,還含有的主要物質(zhì)有          。
(2)為了提高鋁土礦的溶出速率可采取的有效措施為                 (任寫三點)。
(3)用化學(xué)平衡理論解釋稀釋溶液Ⅰ有利于Al₂O₃·3H₂O 結(jié)晶的原因　              。
(4)為了析出Al₂O₃·3H₂O,也可向溶液Ⅰ中通入過量CO₂氣體,寫出生成Al₂O₃·3H₂O的離子方程式:                                                          　。
(5)為了回收赤泥附著液帶走的有用成分,工業(yè)上將用熱水洗滌后的洗液用作溶液Ⅰ的稀釋劑,請指出流程圖中另一處類似的做法　                                   。

Answer 1

(1)過濾　Fe₂O₃
(2)將鋁土礦粉碎、加熱、攪拌、增大NaOH的濃度(任答三點即可)
(3)稀釋降低了NaOH的濃度,有利于NaAlO₂的水解,使平衡向結(jié)晶方向移動(或向左移動)
(4)CO₂(過量)+Al+2H₂OAl(OH)₃↓+HC或2CO₂(過量)+2Al+4H₂OAl₂O₃·3H₂O↓+2HC
(5)將溶液Ⅲ循環(huán)使用溶解鋁土礦

流程原理分析如下:鋁土礦(Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃)經(jīng)NaOH溶液處理,Al₂O₃、SiO₂轉(zhuǎn)化為NaAlO₂、Na₂SiO₃,然后過濾,濾出的Fe₂O₃成為赤泥。對于NaAlO₂、Na₂SiO₃的混合液,經(jīng)稀釋,NaOH濃度降低,使NaAlO₂的水解平衡向結(jié)晶方向移動(或向左移動),從而得到Al(OH)₃(Al₂O₃·3H₂O),然后煅燒去水得到Al₂O₃,電解熔融Al₂O₃得到金屬Al。在促使Al(OH)₃(Al₂O₃·3H₂O)析出的過程中也可以用通入CO₂氣體的方法,通過反應(yīng)CO₂(過量)+Al+2H₂OAl(OH)₃↓+HC得到Al(OH)₃。溶液Ⅱ主要是析出Al(OH)₃后,殘留有NaAlO₂、Na₂SiO₃的NaOH溶液,經(jīng)蒸發(fā)濃縮可以繼續(xù)溶解鋁土礦。