Question

【题目】铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2]的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

(1)固体a的化学式为________，固体b化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为________________。

(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为__________________。

(3)由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是__________________，由铵明矾溶液中制铵明矾晶体的操作是__________________。

(4)如果先向铝土矿加入过量氢氧化钠，再加入过量盐酸，此时首先出现的固体a是__________。

Answer 1

【答案】SiO2 Fe(OH)3 +CO2+2H2O===+Al(OH)3↓ Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O 过滤 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 Fe2O3

【解析】

（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2；铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，生成铁离子和铝离子，加入过量的烧碱，铝离子变为NaAlO2溶液，反应的离子方程式为：铁离子生成氢氧化铁沉淀，所以固体b化学式为Fe(OH)3；Ⅲ中偏铝酸钠溶液通入足量CO2气体生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

综上所述，本题答案是：SiO2；Fe(OH)3；AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

(2)根据流程可知，Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液，反应的化学方程式为：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O；

综上所述，本题答案是：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O。

（3）根据流程可知，Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ操作中都涉及到了固液分离操作，所以Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤；从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。

综上所述，本题答案是：过滤 ；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。

(4) 铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)，如果先向铝土矿加入过量氢氧化钠，氧化铝、二氧化硅均溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和硅酸钠溶液，氧化铁不溶与氢氧化钠，此时首先出现的固体a是 Fe2O3；

综上所述，本题答案是：Fe2O3。