Question

8．某探究小组在实验室中用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含有Fe₂O₃，SiO₂）提取氧化铝，流程如图，回答下列问题：

（1）画出Al的原子结构示意图．
（2）写出反应①中主要成分发生反应的离子方程式：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（3）实验室中，甲同学用如图装置 I制备CO₂气体并通入滤液B中制备Al（OH）₃，实验时结果没有产生预期现象．乙同学分析以为：甲同学通入的CO₂气体中含有HCl气体是导致实验失败的原因，解决的方案是在装置 I中①和②之间增加Ⅱ．则装置Ⅱ中的试剂x应为饱和碳酸氢钠溶液．

（4）工业上通常以铝土矿提取得到的Al₂O₃为原料制备无水氯化铝：2Al₂O₃+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑
该反应中的还原剂是C，制得22.4L（标准状况）CO₂气体，有4mol电子发生转移．

Answer 1

分析 本题以铝土矿为原料制备氧化铝的工艺流程，涉及物质分离提纯的基本操作和铝及其化合物的性质；
（1）根据原子结构示意图的画法来解答；
（2）氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱．但Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸．①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅；
（3）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO₂中含有HCl气体的装置，根据NaHCO₃溶液能与HCl气体反应，而不与二氧化碳反应分析；
（4）Cl₂有强氧化性，还原剂是有元素化合价降低的物质，根据碳元素化合价变化计算注意电子数目．

解答 解：（1）Al元素是第13号元素，核内由13个质子，核外有13个电子，Al元素的原子的最外层电子数是3，可以作出Al元素的原子结构示意图，故答案为：；
（2）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，对应的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O
氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，对应离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO₂中含有HCl气体的装置，NaHCO₃溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量，故答案为：饱和碳酸氢钠；
（4）2Al₂O₃+6Cl₂+34AlCl₃+3CO₂↑反应中氯元素化合价由0价降低为-1价，氯气是氧化剂，碳从0价变为+4价，是还原剂，若制得22.4L（标况下）CO₂气体时，即1mol二氧化碳，转移电子为1mol×4=4mol，
故答案为：C；4．

点评 本题考查用铝土矿提取氧化铝，理解工艺流程是解题的关键，平时注意分析问题、解决问题的能力的培养，题目难度中等．