题目内容
【题目】下列是铝的两种重要化合物的生产制备:
I.KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。
回答下列问题:
(1)为了少引入杂质,试剂①应选用___________(填标号)。
a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液
(2)沉淀B的化学式为____________;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是______________。
II.以铝土矿(主要成分是Al2O3,杂质有SiO2、Fe2O3等)为原料,采用拜耳法生产Al2O3的流程如下图所示:
(1)Al2O3可用于电解制Al,其反应的化学方程式是______________________。
(2)调控反应池中钠铝元素之比一定时,Al2O3溶于NaOH,SiO2转化为铝硅酸钠沉淀。Al2O3溶于NaOH的离子方程式是_________________。
(3)该生产过程中,需向沉淀池中加入X。
① X 可为过量的CO2,则滤液II中主要的溶质是____________,为了使滤液II循环利用,应补充的物质是____________(选填字母);
a.CaO b.HCl c.Na2CO3
② X 也可为少量Al(OH)3晶种(晶种可加速沉淀的生成),其优点是_______________。
【答案】
I.(1)d(2)Al(OH)3;Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
II.(1)
(2)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(3)①NaHCO3;a;②滤液II可直接循环使用。
【解析】
试题分析:I.(1)易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质),它们都是比较活泼的金属,都可以与酸发生反应,而Al可以与强碱溶液反应变为NaAlO2进入溶液,而Fe、Mg不能与碱发生反应,所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾,应该用强碱NaOH溶液溶解,选项d正确;Mg、Fe不溶解,会留在滤渣中;
(2)滤液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,AlO2-、NH4+发生盐的双水解反应,产生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O,反应的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3↓+NH3·H2O,所以沉淀B化学式为Al(OH)3;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是该盐是强酸弱碱盐,Al3+发生水解反应,消耗水电离产生的OH-,当最终达到平衡时溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液显酸性。
II.(1)工业上用电解熔融的Al2O3制取金属Al,氧化铝的熔点很高,需要冰晶石(Na3AlF6)做助溶剂,反应的化学方程式为2Al2O3(熔融)==4Al+3O2↑。
(2)Al2O3属于两性氧化物,能与NaOH反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
(3)① 根据流程图可知,滤液Ⅰ是偏铝酸钠溶液,碳酸的酸性强于Al(OH)3,所以CO2能与NaAlO2溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3 ,若CO2过量,生成NaHCO3,所以滤液II中主要的溶质是NaHCO3 ;因为NaHCO3在碱性环境中的反应,可以使用生石灰将NaHCO3转化为CaCO3 和NaOH,答案选a。
② 根据题意,引入Al(OH)3晶种能够产生Al(OH)3沉淀,其优点是滤液II可直接循环使用。
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