Question

电解铝技术的出现与成熟让铝从皇家珍品变成汽车、轮船、航天航空制造、化工生产等行业的重要材料．工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，Fe₂O₃、SiO₂等）提取纯Al₂O₃做冶炼铝的原料，某研究性学习小组设计了提取流程图1：

（1）固体Ⅱ的化学式为_

Fe₂O₃

，该固体的颜色为

红棕色

；
（2）写出流程③的离子方程式

AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-

；
（3）铝粉与氧化铁粉末在引燃条件下常用来焊接钢轨，主要是利用该反应

放出大量的热

；
（4）从铝土矿中提取铝的过程不涉及的化学反应类型是

C

；
A．复分解反应     B．氧化还原反应      C．置换反应      D．分解反应
（5）生产过程中除NaOH、H₂O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有

CaO、CO₂

；
（6）若向滤液Ⅰ中逐滴滴入NaOH溶液至过量，产生沉淀随NaOH滴入关系（图2）中正确的是

D

．

Answer 1

分析：铝土矿可以主要成分为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，铝土矿加过量盐酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解，不溶物Ⅰ为SiO₂；滤液Ⅰ中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，过滤所得出的为Fe（OH）₃，滤液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入过量二氧化碳气体，得到Al（OH）₃沉淀，加热分解生成Al₂O₃，电解可得到铝；滤液Ⅲ含有碳酸氢根离子，加入氧化钙可生成碳酸钙和氢氧化钠，其中氢氧化钠可循环使用，结合物质的性质以及题目要求可解答该题．

解答：解：铝土矿可以主要成分为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，铝土矿加过量盐酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解，不溶物Ⅰ为SiO₂；滤液Ⅰ中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，过滤所得出的为Fe（OH）₃，滤液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入过量二氧化碳气体，得到Al（OH）₃沉淀，加热分解生成Al₂O₃，电解可得到铝；滤液Ⅲ含有碳酸氢根离子，加入氧化钙可生成碳酸钙和氢氧化钠，其中氢氧化钠可循环使用，
（1）滤液Ⅰ中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱生成Fe（OH）₃，加热分解生成Fe₂O₃，颜色为红棕色，故答案为：Fe₂O₃；红棕色；
（2）滤液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入过量二氧化碳气体，得到Al（OH）₃沉淀，反应的离子方程式为AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）铝热反应放出大量的热，常用于冶炼熔点高、难熔化的金属的冶炼，铝粉与氧化铁粉末在引燃条件下常用来焊接钢轨，主要是利用该反应放出大量的热，
故答案为：放出大量的热；
（4）反应①②③④为复分解反应，反应⑤为氧化还原反应，氢氧化铁、氢氧化铝生成氧化物的反应为分解反应，不涉及置换反应，故答案为：C；
（5）根据反应流程可知，反应需要NaOH、水、二氧化碳以及氧化钙等物质为原料，生产过程中除NaOH、H₂O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CaO、CO₂，其中氧化钙可由碳酸钙加热分解制得，
故答案为：CaO； CO₂；
（6）滤液Ⅰ中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，则符合的图象为D，故答案为：D．

点评：本题以框图题形式考查铝的化合物的性质，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，清楚冶炼铝工艺流程原理，熟练掌握“铝三角”的相关反应是解答的关键，题目难度中等．