Question

工业上用铝土矿（主要成分是A1₂O₃，还有少量的Fe₂O₃，SiO₂）提取冶炼铝的原料氧化铝．工艺流程图如图：
（1）原料A的名称是______，步骤①反应的离子方程式是______．
（2）滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式是______．步骤②反应的离子方程式是：______．
（3）步骤③的离子化学方程式是：______．
（4）步骤①②③的操作都是______（填操作名称），要检验Al（OH） ₃沉淀是否完全的方法是______．
（5）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响？______．

Answer 1

解：由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液2含有AlO₂^-．步骤②应加入氢氧化钠，所以滤液1中含有Al³⁺，步骤①应为加入盐酸，除去SiO₂．
（1）由上述分析可知，步骤①加入盐酸，除去SiO₂，所以原料A为盐酸，
氧化铝与酸反应离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，氧化铁与盐酸反应离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）步骤①加入过量盐酸，滤液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO₂^-，反应为 H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
故答案为：NaOH； H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）滤液2含有AlO₂^-，步骤③通入二氧化碳，与AlO₂^-反应生成的沉淀为氢氧化铝，
反应化学方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（4）由工艺流程可知步骤①②③的操作都是过滤．检验Al（OH） ₃沉淀是否完全，只要检验滤液3中是否含有AlO₂^-即可．取滤液3的上层清液，通入二氧化碳，若出现浑浊，则说明沉淀不完全；若不出现浑浊，则说明沉淀完全．
故答案为：过滤；取滤液3的上层清液，通入二氧化碳，若出现浑浊，则说明沉淀不完全；若不出现浑浊，则说明沉淀完全．
（5）若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，通入二氧化碳会生成硅酸沉淀，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质．
故答案为：若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质．
分析：SiO₂和盐酸不反应，Fe₂O₃和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀．
由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液2含有AlO₂^-．步骤②应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO₂^-，所以滤液1中含有Al³⁺，步骤①应为加入盐酸，除去SiO₂．
点评：本题以框图题形式考查铝的化合物的性质，难度中等，清楚冶炼铝工艺流程原理，是对知识迁移的综合运用．