题目内容
【题目】铝是一种重要金属,从铝土矿(主要成分为Al2O3 , Fe2O3、SiO2等)中冶炼Al的工业生产流程如下图:
(1)溶液A中含的阳离子主要有 .
(2)写出步骤II生成溶液C 的离子方程式 , 步骤I、II、III都要用到的分离方法是 .
(3)生产过程中,除CaO可以循环使用外,还可以循环使用的物质有(填化学式).
(4)生产中曾用铝与氧化铁的混合物形成铝热剂发生铝热反应焊接钢轨(提示:反应中能生成铁单质),则铝与氧化铁在高温下发生反应的化学方程式为:
(5)经分析,a吨铝土矿可以冶炼出b吨的铝(假设各生产环节中无损耗),则原铝土矿中Al2O3的纯度(质量分数)(用含a、b的最简式表示).
【答案】
(1)Al3+、Fe3+、H+
(2)Al3++4OH﹣=AlO +2H2O;过滤
(3)CO2、NaOH
(4)2Al+Fe2O3 Al2O3 +2Fe
(5) ×100%
【解析】解:由工艺流程可知,铝土矿(主要成分为Al2O3 , Fe2O3、SiO2等),铝土矿与过量的盐酸反应得沉淀B和溶液A,则固体B为SiO2 , 过滤得滤液A含有氯化铝、氯化铁、盐酸等,滤液中加入过量的NaOH,可推知沉淀D为氢氧化铁,过滤得滤液C含有偏铝酸钠、氯化钠,所以向滤液C中通入二氧化碳,生成氢氧化铝沉淀与溶液E为碳酸氢钠或碳酸钠溶液,过滤后向E溶液中加入氧化钙得沉淀G为碳酸钙,同时得到氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液可以循环利用,碳酸钙煅烧分解得氧化钙和二氧化碳都可以循环利用,Al(OH)3灼烧得氧化铝,电解熔融的氧化铝可得铝,(1)由上述分析可知溶液A中含的阳离子主要有 Al3+、Fe3+、H+ , 所以答案是:Al3+、Fe3+、H+;(2)步骤II过量的氢氧化钠与氯化铝反应生成偏铝酸钠,反应的离子方程式为Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O,根据上面的分析可知,步骤I、Ⅱ、Ⅲ都要用到的分离方法是 过滤,所以答案是:Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O;过滤;(3)生产过程中,除CaO可以循环使用外,还可以循环使用的物质有CO2、NaOH,所以答案是:CO2、NaOH;(4)铝与氧化铁发生反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 Al2O3 +2Fe,所以答案是:2Al+Fe2O3
Al2O3 +2Fe;(5)a吨铝土矿可以冶炼出b吨的铝,则由铝元素守恒可知,需要纯氧化铝的质量为
b吨,所以原铝土矿中Al2O3的纯度为
×100%=
×100%,所以答案是:
×100%.
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