题目内容

工业上以铝土矿(主要成分是A12O3,含杂质Fe2O3和SiO2)为原料生产铝,其生产流程如下:

请回答:
(1)工业上Al2O3 冶炼Al所采用的方法是
电解熔融的Al2O3
电解熔融的Al2O3
,化学方程式
2Al2O3(熔融)
   电解   
.
冰晶石
4Al+3O2
2Al2O3(熔融)
   电解   
.
冰晶石
4Al+3O2

(2)加入试剂甲后发生反应的离子方程式有两个,一是
SiO2+2OH-═SiO32-+H2O
SiO2+2OH-═SiO32-+H2O
,二是
Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O
Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O

(3)在溶液B中加入过量盐酸溶液的目的是
除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子
除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子

(4)加入试剂乙后发生反应的离子方程式
Al3++3NH3?H2O═Al(OH)3↓+3NH4+
Al3++3NH3?H2O═Al(OH)3↓+3NH4+

(5)铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2
2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2
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,该工艺流程原理为:铝土矿加入氢氧化钠,滤液C中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,A沉淀为氧化铁,B溶液中加过量盐酸,除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子,进入滤液C,沉淀D为硅酸,试剂乙为氨水,将铝离子转化为氢氧化铝沉淀,加热分解得氧化铝,
(1)工业上利用电解熔融的Al2O3 生成Al与氧气,以此冶炼金属Al,注意需要加入冰晶石,降低Al2O3 的熔点;
(2)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与水;
(3)由工艺流程可知,B溶液中加过量盐酸,除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子,进入滤液;
(4)氨水与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀;
(5)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气.
解答:解:SiO2和盐酸不反应,Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应,该工艺流程原理为:铝土矿加入氢氧化钠,滤液C中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,A沉淀为氧化铁,B溶液中加过量盐酸,除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子,进入滤液C,沉淀D为硅酸,试剂乙为氨水,将铝离子转化为氢氧化铝沉淀,加热分解得氧化铝,
(1)工业上利用电解熔融的Al2O3 生成Al与氧气,以此冶炼金属Al,反应方程式为2Al2O3(熔融)
   电解   
.
冰晶石
4Al+3O2↑,
故答案为:电解熔融的Al2O3,2Al2O3(熔融)
   电解   
.
冰晶石
4Al+3O2↑;
(2)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应离子方程式为:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O,
氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与水,反应离子方程式为:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O,
故答案为:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O,Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(3)由工艺流程可知,B溶液中加过量盐酸,除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子,进入滤液;
故答案为:除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子;
(4)氨水与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀,反应离子方程式为:Al3++3NH3?H2O═Al(OH)3↓+3NH4+
故答案为:Al3++3NH3?H2O═Al(OH)3↓+3NH4+
(5)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气,反应离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑.
点评:本题以框图题形式考查铝、硅、铁的化合物的性质、常用化学用语的书写等,难度中等,清楚工艺流程原理是解题的关键,是对知识迁移的综合运用.
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(2)下图所示的装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的溶液,电极及溶液如下表所示:

电极

a

b

c

d

e

f

石墨

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溶液

NaCl溶液

CuSO4溶液

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通电后电极a上可产生能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。

①上述装置中M极为直流电源的_________极(填“正”或“负”),电极b上发生的电极反应式为__________________________________________。

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(2)下图所示的装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的溶液,电极及溶液如下表所示:

电极

a[来源:ZXXK]

b

c

d

e

f[来源:学+科+网Z+X+X+K]

石墨

石墨

溶液

NaCl溶液

CuSO4溶液

CuSO4溶液

通电后电极a上可产生能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。

①上述装置中M极为直流电源的_________极(填“正”或“负”),电极b上发生的电极反应式为__________________________________________。

②若在钢币上镀铜,应选择_______烧杯(填“乙”或“丙”),当电极a上生成标准状况下气体2240 mL时,理论上可在电极_______(填字母)上镀铜_______g。

(3)工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·nH2O,含少量的氧化铁和石英等杂质)为原料生产铝。为除去铝土矿样品中氧化铁和石英杂质,要将粉碎、筛选后的铝土矿样品溶解在足量的氢氧化钠溶液中处理,请写出有关反应的离子方程式__________________________。

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