题目内容
【题目】某课外小组研究铝土矿中Al2O3的含量。已知铝土矿的主要成分是Al2O3,杂质是Fe2O3、SiO2等。从铝土矿中提取Al2O3的过程如下:
(1)流程甲中加入盐酸后生成Fe3+的离子方程式为________________;固体A是___________(填化学式),写出沉淀F转化为氧化铝的化学方程式是___________________________。
(2)流程乙中,向铝土矿中加入过量烧碱溶液后,发生反应的离子方程式是__________;固体X的主要用途有(写出1条即可) _____。沉淀Z为_______(填化学式)。由溶液K生成沉淀M的离子方程式是_________________________。
(3)流程乙中,将实验过程中所得固体精确称量,课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等,则该铝土矿中Al2O3的质量分数是________(保留一位小数)
(4)工业上制取AlCl3用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应,每消耗0.5mol碳单质,转移1mol电子,反应的化学方程式是__________________。
【答案】 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O SiO2 2Al(OH)3Al2O3+3H2O Al2O3+20H-+3H2O=2[Al(OH)4]-;SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 炼铁原料或用作涂料、油漆等 H2SiO3 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 65.4% Al2O3+3Cl2+3C
2AlCl3+3CO
【解析】考查化学工艺流程,(1)铝土矿中含有Fe2O3,属于碱性氧化物,与盐酸反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;氧化铝为两性氧化物,与盐酸反应生成AlCl3,SiO2属于酸性氧化物,不与盐酸反应,即固体A为SiO2;流程甲中加入过量NaOH,发生Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、H++OH-=H2O、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,通入过量的CO2,发生CO2+OH-=HCO3-、AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,沉淀F为Al(OH)3,灼烧氢氧化铝,发生:2Al(OH)3Al2O3+3H2O;(2)氧化铝为两性氧化物,能与氢氧化钠反应,SiO2属于酸性氧化物,能与氢氧化钠反应,离子方程式为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O或Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O;固体X为Fe2O3,用途可以作炼铁的原料、涂料、油漆等;滤液Y中加入过量盐酸,发生:H++OH-=H2O、AlO2-+4H+=Al3++2H2O、SiO32-+2H+=H2SiO3↓,沉淀Z为H2SiO3,溶液K生成沉淀M的离子方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;(3)令氢氧化铝的质量为xg,根据信息,铝土矿质量为xg,根据元素守恒,氧化铝的质量为102x/(2×78)g,则铝土矿中氧化铝的质量分数为102x/(2×78×x)×100%=95.4%;(4)Al、O两种元素的化合价不变,根据制备的物质,以及氯气表现氧化性,Cl2中Cl的化合价降低,C的化合价应升高,0.5molC被消耗,转移电子物质的量1mol,即C的化合价的变化2价,C被氧化成CO,因此反应方程式为:Al2O3+3Cl2+3C
2AlCl3+3CO。
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