Question

13．铝用途广泛，用铝土矿（主要成分为Al₂O₃少量SiO₂和Fe₂O₃）制取Al有如下途径：
（1）加入过量硫酸发生反应的离子方程式有Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（2）步骤 II生成滤液B对应离子方程式为4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O．
（3）步骤V中发生反应的化学方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑
（4）步骤Ⅲ中生成固体C的离子反应方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（5）步骤 I也可以加入过量NaOH溶液代替硫酸，发生反应的化学方程式为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O．

Answer 1

分析 SiO₂和硫酸不反应，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．铝土矿中加入硫酸，沉淀A为SiO₂，滤液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入过量NaOH，沉淀B为Fe（OH）₃，滤液B中含有NaAlO₂，通入二氧化碳气体，滤液C中含有碳酸钠或碳酸氢钠，氢氧化铝在加热分解可生成氧化铝，以此解答该题，
（1）加入过量硫酸，Al₂O₃和Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铝和硫酸铁；
（2）滤液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入过量NaOH，步骤 II生成滤液B为偏铝酸钠溶液；
（3）步骤V中发生反应是电解固体D氧化铝生成氧气和铝；
（4）偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（5）步骤 I也可以加入过量NaOH溶液代替硫酸，其中Al₂O₃溶液量SiO₂和氢氧化钠溶液反应分别生成偏铝酸钠溶液和硅酸钠溶液．

解答 解：（1）加入过量硫酸，Al₂O₃和Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铝和硫酸铁，反应的离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）根据以上分析，滤液A中含有Al₂（SO₄）₃、Fe（SO₄）₃，加入过量NaOH步骤 II生成滤液B为偏铝酸钠溶液，故反应的离子方程式为：4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O，
故答案：4OH^-+Al³⁺═AlO₂^-+2H₂O；
（3）步骤V中发生反应是电解固体D氧化铝生成氧气和铝，反应的化学方程式是：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（4）步骤Ⅲ中生成固体C的反应是向滤液B中通入二氧化碳气体，又根据以上分析，滤液B中含有NaAlO₂，故反应的离子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；故答案：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）步骤 I也可以加入过量NaOH溶液代替硫酸，其中Al₂O₃溶液量SiO₂和氢氧化钠溶液反应，反应的化学方程式为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；

点评 本题考查混合物的有关计算及反应方程式的书写，难度中等，清楚反应过程是解题的关键，注意守恒思想的运用，简化计算过程．