Question

19．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下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，化学反应方程式为：
2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O=Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列问题：
（1）写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（2）滤渣A的主要成分为Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；滤渣A的用途是作炼铁的原料（或作生产硅酸盐产品的原料）（只写一种）；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是引流．
（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是：将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃．
（4）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．稀硝酸．

Answer 1

分析 铝土矿的主要成分是Al₂O₃，另外含有的少量SiO₂均能溶解于过量NaOH溶液，过滤除去其中不溶于NaOH的Fe₂O₃等杂质及生成的Na₂Al₂Si₂O₈，所得滤液为NaAlO₂及过量NaOH的溶液，通入过量CO₂可得到Al（OH）₃沉淀，过滤、洗涤再加热分解可得到Al₂O₃，最后电解氧化铝可得到铝，
（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，氧化铁用于冶炼铁，过滤利用玻璃棒引流；
（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Al的化学性质及不生成有毒气体来解答．

解答 解：（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^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+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，氧化铁用于冶炼铁，过滤利用玻璃棒引流，
故答案为：Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；作炼铁的原料（或作生产硅酸盐产品的原料）；引流；
（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，所以第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因为将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，故答案为：将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃；
（4）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．

点评 本题考查Al的化学性质，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．