题目内容

工业上用铝土矿(主要成分Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如图:

(1)写出步骤①②③④的化学方程式(是离子反应的用离子方程式表示)
 

 

 

 

(2)请写出铝热剂Fe2O3与Al发生反应的化学方程式,并说明该反应的一个用途.
 

 
考点:物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,金属冶炼的一般原理
专题:实验设计题
分析:(1)铝土矿加过量盐酸溶解,Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,所以沉淀为不溶物SiO2;滤液A中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、H+,加入过量烧碱,氢离子和氢氧化钠反应生成水,铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀,生成的氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子,所以沉淀C的成分是氢氧化铁;滤液甲中含有偏铝酸钠和氯化钠,通入过量的二氧化碳可以得到碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀,反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-,氢氧化铝沉淀加热可以得到氧化铝,即2Al(OH)3
  △  
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Al2O3+3H2O,
(2)金属铝可以和氧化铁之间发生铝热反应,得到金属铁和氧化铝,反应是放热的,可以焊接铁轨.
解答: 解:(1)铝土矿加过量盐酸溶解,Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,所以沉淀为不溶物SiO2;滤液A中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、H+,加入过量烧碱,氢离子和氢氧化钠反应生成水,铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀,生成的氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子,所以沉淀C的成分是氢氧化铁;滤液甲中含有偏铝酸钠和氯化钠,通入过量的二氧化碳可以得到碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀,反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-,氢氧化铝沉淀加热可以得到氧化铝,即2Al(OH)3
  △  
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Al2O3+3H2O,即步骤①②③④的化学方程式分别是:
①Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
②Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
③CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-
④2Al(OH)3
  △  
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Al2O3+3H2O,
故答案为::①Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
②Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
③CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-
④2Al(OH)3
  △  
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Al2O3+3H2O;
(2)金属铝可以和氧化铁之间发生铝热反应,得到金属铁和氧化铝,即Fe2O3+2Al
 高温 
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Al2O3+2Fe,反应放热,生成的铁是熔融态,该反应可以用来焊接钢轨,故答案为:Fe2O3+2Al
 高温 
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Al2O3+2Fe;焊接钢轨.
点评:本题以推断题的形式,考查金属及其化合物的相关性质.对此类题型的考查通常用结合铝及其化合物,解题的关键在于熟练掌握“铝三角”的相关反应,题目难度不大.
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