Question

【题目】铝硅合金材料性能优良。铝土矿(含 30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)干法制取该合金的工艺如下：

（1）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。原因是______________。

（2）焙烧除铁反应时 Fe2O3 转化为NH4Fe(SO4)2，Al2O3少部分发生类似反应。写出 Fe2O3发生反应的方程式：______________。 氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为______________。

（3）若操作①中所得溶液中加入过量NaOH 溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为：______________。

（4）用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生SiC等中间体。写出中间体 SiC 再与Al2O3反应生成铝、硅单质的化学方程式并表出电子转移的方向和数目：______________ 。

（5）已知25℃时Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。向 FeCl3和 AlCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH 溶液，生成 Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，当两种沉淀共存时，上层溶液中 c(Al3+)：c(Fe3+)=__________________。

Answer 1

【答案】

（1）铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀

（2）4(NH4)2SO4 + Fe2O32NH4Fe(SO4)2 + 3H2O + 6NH3↑；350℃

（3）Al3++4OH- = AlO2-+2H2O 或Al3++4OH- = Al(OH)4-

（4）

（5）2.5×104

【解析】

试题分析：铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)加硫酸铵焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到硅铝熔体，在加纯铝搅拌，得到硅铝合金；

（1）Al、Fe形成原电池，Al活泼性比Fe强的做负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀；故答案为：铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀；

（2）根据题意，焙烧除铁反应时 Fe2O3 转化为NH4Fe(SO4)2，反应的方程式为4(NH4)2SO4 + Fe2O32NH4Fe(SO4)2 + 3H2O + 6NH3↑；焙烧时尽可能是氧化铁反应，而氧化铝不反应，由图可知在350℃时，氧化铁转化为硫酸盐的百分率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的百分率最低，所以最适宜焙烧温度为350℃；故答案为：4(NH4)2SO4 + Fe2O32NH4Fe(SO4)2 + 3H2O + 6NH3↑；350℃；

（3）溶液中含有铝离子与氢氧根离子生成偏铝酸根离子，其反应的离子方程式为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，故答案为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

（4）在高温条件下，SiC与Al2O3反应生成Al、Si和CO，其反应的方程式为：3SiC+Al2O33Si+2Al+3CO↑；转移18个电子，故答案为：；

（5）当两种沉淀共存时，由于Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH-)，Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)，所以c(Al3+)：c(Fe3+)=Ksp[Al(OH)3]：Ksp[Fe(OH)3]=2.5×104，故答案为：2.5×104。