Question

【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，杂质有Fe2O3、SiO2等。从铝土矿中提取Al2O3的流程如下:

(1)固体A是_______________(填化学式)。

(2)流程甲中加入盐酸后生成Fe3+的离子方程式为___________________________。

(3)沉淀F转化为氧化铝的化学方程式是________________________________。

(4)流程乙中，由溶液K生成沉淀F的离子方程式是________________________________。

(5)工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，每消耗0.5mol碳单质，转移1mol电子，该反应的化学方程式是_____________________。

(6)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，则该铅土矿中Al2O3的质量分数是______(保留一位小数，可能用到的相对原子质量:H-1，O-16，A1-27)。

Answer 1

【答案】 SiO2 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 2Al(OH)3Al2O3+3H2O Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO 65.4%

【解析】分析：氧化铝是两性氧化物，既溶于强酸又溶于强碱，Fe2O3只溶于强酸，不溶于碱，SiO2只溶于强碱，不溶于酸，向铝土矿中加入足量烧碱溶液后，氧化铝和二氧化硅溶解，氧化铁不溶，向铝土矿中加入足量盐酸溶液后，氧化铝和氧化铁溶解，二氧化硅不溶，根据相关物质的性质结合题干中的问题分析判断。

详解：向铝土矿中加入足量盐酸溶液后，氧化铝和氧化铁溶解，二氧化硅不溶，则A是二氧化硅，B中含有盐酸、氯化铝和氯化铁，加入过量的烧碱后得到C是氢氧化铁，D中含有氢氧化钠和偏铝酸钠，通入足量二氧化碳生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，氢氧化铝分解生成氧化铝和水；向铝土矿中加入足量烧碱溶液后，氧化铝和二氧化硅溶解，氧化铁不溶，则X是氧化铁，Y中含有氢氧化钠、偏铝酸钠和硅酸钠，加入过量的盐酸生成硅酸沉淀和氯化铝，即Z是硅酸，K中含有盐酸和氯化铝，加入氨水生成氢氧化铝和氯化铵，即M中和氯化铵以及剩余的氨水。

(1)根据以上分析可知固体A是SiO2。

(2)根据以上分析可知流程甲中加入盐酸后生成Fe3+的离子方程式为Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O。

(3)根据以上分析可知沉淀F转化为氧化铝的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3+3H2O。

(4)根据以上分析可知流程乙中，由溶液K生成沉淀F的离子方程式是Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+。

(5)氯气有强氧化性，碳具有还原性，每消耗0.5 mol碳单质，转移1mol电子，这说明反应中碳失去2个电子，即氧化产物是CO，所以反应的化学方程式是Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO；

(6)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，说明铝土矿中Al2O3的质量分数和氢氧化铝中氧化铝的质量分数是相同的。又因为氢氧化铝可以写成Al2O33H2O的形式，所以质量分数是×100%＝65.4%。