Question

【题目】工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成分是Al2O3，杂质为Fe2O3、FeO、SiO2等),某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：

(1)加入过量盐酸后过滤出的滤渣中含有____________________，加入过量的NaOH溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有_______________________(均填化学式)。

(2)加入过量NaOH溶液过滤后，若滤渣中Fe(OH)2也被氧化，则每消耗0.1mol氧气有多少_____mol Fe(OH)2被氧化。

(3)写出通入过量CO2生成沉淀A时反应的离子方程式为___________________，沉淀A加热得到Al2O3的化学方程式为____________________。

(4)假设铝土矿中含杂质49%，则1吨铝土矿理论上可生产多少__________mol铝。

Answer 1

【答案】SiO2 NaOH NaAlO2 NaCl 0．4 AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3- 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O 10000

【解析】

铝土矿的成分是Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2，其中Al2O3为两性氧化物，Fe2O3、FeO为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物，加入盐酸，发生Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O，过滤，滤液中含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、H＋、Cl－，加入过量的NaOH溶液，发生H＋＋OH－=H2O、Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O、Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，过滤，滤液2中含有离子是Na＋、OH－、AlO2－、Cl－，通入过量CO2，发生OH－＋CO2=HCO3－、AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－，沉淀A为Al(OH)3，沉淀A受热分解为氧化铝和水，然后逐步分析；

（1）根据上述分析，加入过量的盐酸后，滤出的滤渣为SiO2，加入过量的NaOH溶液，过滤后的滤液中含有的溶质为NaCl、NaAlO2、NaOH；

（2）氢氧化亚铁被氧气氧化成氢氧化铁，根据得失电子数目守恒，0.1mol×2×2=n[Fe(OH)3]×1，即n[Fe(OH)3]=0.4mol；

（3）通入过量CO2，发生OH－＋CO2=HCO3－、AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－，因此生成氢氧化铝沉淀的离子方程式为AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；氢氧化铝受热分解：2Al(OH)3Al2O3+3H2O；

（4）铝土矿中含杂质为49%，则含氧化铝为51%，根据铝元素守恒，因此有=n(Al)，解得n(Al)=10000mol。