题目内容

8．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学方程式为：2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O═Na2Al2Si2O8↓+2H2O+4NaOH回答下列问题：
（1）溶解铝土矿时，发生反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O．
（2）滤渣A的主要成分Fe2O3、Na2Al2Si2O8；硅铝酸盐沉淀写成氧化物的形式是Na2O•Al2O3•2SiO2．
（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是Al（OH）3溶于强酸而不溶于弱酸，提高Al2O3的提取率
（4）若该工厂用mkg铝土矿共制得nkg Al（假设每步反应进行完全），则铝土矿中Al2O3的质量分数为$\frac{5100n}{27m}$%．
（5）若将铝溶解，下列试剂中最好选用B（填编号）．
A．浓硫酸B． 稀硫酸C．稀HNO3   D．浓HNO3
（6）电解冶炼铝时用Na3AlF6作助熔剂，Na3AlF6是配合物，其中内界是[AlF6]3-，配位数为6．

分析 铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，加入足量的氢氧化钠，氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na2Al2Si2O8沉淀，过滤后得滤渣Fe2O3、Na2Al2Si2O8；滤液用二氧化碳酸化时，将NaAlO2完全转化为Al（OH）3，反应的离子方程式为：AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al（OH）3↓；过滤得氢氧化铝沉淀，灼烧得氧化铝，电解氧化铝得单质铝．
（1）氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水；
（2）只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na2Al2Si2O8；硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物；
（3）第三步中，选用二氧化碳作酸化剂，可将Al元素全部转化为沉淀；
（4）根据铝元素守恒由Al的质量计算出氧化铝的质量，再求出质量分数；
（5）根据Al的化学性质及不生成有毒气体来解答；
（6）中心离子和配体组成內界，其余部分为外界；配原子的数目即是配位数．

解答 解：铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，加入足量的氢氧化钠，氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na2Al2Si2O8沉淀，过滤后得滤渣Fe2O3、Na2Al2Si2O8；滤液用二氧化碳酸化时，将NaAlO2完全转化为Al（OH）3，反应的离子方程式为：AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al（OH）3↓；过滤得氢氧化铝沉淀，灼烧得氧化铝，电解氧化铝得单质铝．
（1）氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，离子反应分别为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，
故答案为：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（2）只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na2Al2Si2O8，则滤渣A的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8；硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物，则Na2Al2Si2O8改写为氧化物为Na2O•Al2O3•2SiO2，
故答案为：Fe2O3、Na2Al2Si2O8；Na2O•Al2O3•2SiO2；
（3）经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO2的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al（OH）3，若选用盐酸，则生成的氢氧化铝会溶于过量的盐酸，所以第三步中选用二氧化碳作酸化剂；
故答案为：Al（OH）3溶于强酸而不溶于弱酸，提高Al2O3的提取率；
（4）设铝土矿中氧化铝为xkg，
    2Al～Al2O3
    27×2      102
    nkg        xkg
则x=$\frac{102×nkg}{27×2}$=$\frac{51n}{27}$kg，
铝土矿中Al2O3的质量分数为$\frac{\frac{51n}{27}}{m}$×100%=$\frac{5100n}{27m}$%；
故答案为：$\frac{5100n}{27m}$%；
（5）因铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H2对空气无污染，则选稀硫酸溶解Al最好，
故答案为：B；
（6）中心离子和配体组成內界，其余部分为外界，则Na3AlF6中Na+为外界，[AlF6]3-为內界；配原子的数目即是配位数，所以配位数为6；
故答案为：[AlF6]3-；6．

点评 本题考查Al及其化合物的化学性质、物质分离提纯方法和基本操作的综合应用，注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键，注重信息与所学知识的结合分析解决问题，侧重知识迁移应用能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．有机物命名正确的是（　　）
A．
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2-甲基-3-丁炔
15．分子式C8H8O2的有机物，含有一个苯环，且能发生水解反应，则该有机物苯环上的一溴代物有（　　）
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实验操作实验现象及结论
①取粗产品于试管中，加入1.0 mol•L-1Na2CO3溶液，酯溶解度减小振荡分层，用分液漏斗分液，得到水层加入0.1 mol•L-1BaCl2溶液白色沉淀生成，说明含有硫酸 
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3．把Cl2通入含22g NaBr的溶液中，反应后加热，烘干得到固体13.1g，则此固体成分为（　　）
A．NaClB．NaCl和NaBrC．NaBrD．无法确定
13．某化学兴趣小组在一次实验活动中发现钠能在二氧化碳中燃烧，他们对钠在二氧化碳气体中燃烧后生成的白色物质进行了如下探究：
实验：将燃烧的钠迅速伸入到盛满二氧化碳的集气瓶中，钠在其中继续燃烧至完全，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上附着白色物质．
查资料：Na2O+H2O=2NaOH
提出假设：燃烧后瓶璧上附着的白色物质是什么？
假设1：白色物质是Na2O．
假设2：白色物质是Na2CO3
假设3：白色物质可能是Na2O和Na2CO3的混合物．
设计实验方案，验证假设
实验方案实验操作实验现象结论
方案1取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液溶液变成红色白色物质是Na2O．
方案2①取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入适量BaCl2有白色沉淀生成白色物质是Na2CO3
 
②静置片刻，取上层清液于试管中……．
思考与交流：
（1）甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是Na2CO3的水溶液显碱性，遇酚酞变红色
（2）根据方案2的结论，补齐方案2中②的实验操作，并写出相应的实验现象．
实验操作：滴加酚酞试液          实验现象：溶液颜色没有变化（上层清液是NaCl显中性）
（3）乙同学认为白色物质可能是NaOH，你填不同意（同意或不同意）该同学的观点，并简述理由：反应物中无氢元素，违背质量守恒定律
（4）根据假设2，写出钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式：4Na+3CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na2CO3+C．
20．分子式为C5H10O2的有机物R在酸性条件下水解为酸和醇，这些酸和醇中相同碳原子的酸和醇重新组合成新的酯的种类有（不考虑立体异构）（　　）
A．40B．18C．12D．10
17．下列微粒半径之比大于1的是（　　）
A．$\frac{{r}_{（p）}}{{r}_{（Si）}}$B．$\frac{{r}_{（Be）}}{{r}_{（Mg）}}$C．$\frac{{r}_{（{K}^{+}）}}{{r}_{（N{a}^{+}）}}$D．$\frac{{r}_{（cl）}}{{r}_{（c{l}^{-}）}}$
18．由短周期元素构成的某离子化合物X中，一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20，则有关X的下列说法中正确的是（　　）
A．X中阳离子和阴离子个数一定相等
B．X中可能既含离子键，又含共价键
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