Question

Al及其化合物在工业上有极其广泛的用途，
（1）焊接钢轨时用Al冶炼Fe的反应方程式为      ；铝的化合物明矾可用于净水，其原理用离子方程式解释为           。
（2）硅藻遗骸中主要成分是Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃。从中获取Al（OH）₃的过程如下：
步骤I：取适量硅藻遗骸用70%H₂SO₄浸泡；
步骤II：向上述浸泡液中加入过量NaOH并过滤；
步骤III：向上述滤液中通入过量CO₂过滤得到Al（OH）₃。
①用70%H₂SO₄浸取硅藻遗骸的目的是        。
②步骤II中涉及铝元素的离子方程式为      ；
③步骤III中能否用HCl代替CO₂？     （填“能”或“不能”）；该步骤所得滤液中存在的电荷守恒式为       ；向该滤液中滴加少量NaOH溶液，则    填（“变大”、“变小”或“不变”）
（3）Al（OH）₃可用作阻热材料，试从Al（OH）₃的化学性质角度分析其原因        。

Answer 1

（1）Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe(2分)    Al³⁺+3H₂O=Al(OH)₃(胶体)+3H⁺（2分）
（2）①从硅藻遗骸中浸取出Al³⁺和Fel³⁺（1分）
②Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O(或Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃↓  Al(OH)₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O)( 2分)
③不能（1分） c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)+2c(SO₄^2-)(2分) 变小（1分）
（3）Al(OH)₃的分解反应为吸热反应

试题分析：本题是通过工业上Al及其化合物在工业上的用途以及Al(OH)₃的分离与制备。
（1）一个是铝热反应的用途—焊接钢轨或者用来冶炼金属，可溶性铝盐净水，主要是利用Al³⁺的水解
得到Al(OH)₃(胶体)吸附悬浮物达到净水的目的。Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe，Al³⁺+3H₂O=Al(OH)₃(胶体)+3H⁺。这两个方程式注意条件，前面是高温，后面需注意用“=”号并且要写 “胶体”二字。
(2) 通过从Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃中获取Al(OH)₃：用H₂SO₄浸泡溶解Al₂O₃和Fe₂O₃，剩余SiO₂，然后进行过滤得到固体（SiO₂）和滤液（Al³⁺和Fel³⁺，SO₄^2-等）。然后向上述浸泡液中加入过量NaOH后得到Fe(OH)₃↓和NaAlO₂和NaOH的混合溶液并进行过滤。在往上述滤液中通入过量CO₂过滤得到Al(OH)₃↓和NaHCO₃溶液。
①用70%H₂SO₄浸取硅藻遗骸的目的是使Al₂O₃、Fe₂O₃溶解，从硅藻遗骸中浸取出Al³⁺和Fel³⁺
②步骤II中涉及铝元素的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O(或Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃↓  Al(OH)₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O)，Al³⁺与OH^-的反应与量有关。
③步骤III中不能用HCl代替CO₂；HCl不好控制用量，HCl过量Al(OH)₃↓会溶解，HCl少量，AlO₂^-不能完全沉淀。该步骤所得滤液中存在的离子有：阳离子：Na⁺、 H⁺ 阴离子：CO₃^2-、HCO₃^-、OH^-、SO₄^2-。根据电荷守恒即有：c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)+2c(SO₄^2-)。向该滤液中滴加少量NaOH溶液，消耗H₂CO₃、CO₃^2-增大，所以=比值变小
（3）Al(OH)₃可用作阻热材料，利用Al(OH)₃受热分解，使温度降低。₃的分离与制备，物质分离，方程式书写等结合在一起考查