Question

10．工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）冶炼铝，操作过程如下：

（1）试剂A为NaOH．沉淀1和沉淀2的化学式分别为SiO₂、Fe（OH）₃．
（2）步骤③的离子反应方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）步骤③中能否用盐酸代替CO₂不能．（填“能”或“不能”），请说明理由氢氧化铝为两性氢氧化物，可溶于盐酸．
（4）若取51g铝土矿冶炼铝，在步骤⑤电解过程中得到标准状况下的O₂3.36L，铝土矿中Al₂O₃的质量百分含量为20%．（用百分数表示）

Answer 1

分析 铝土矿加入盐酸，过滤，得到沉淀1为SiO₂，Al₂O₃、Fe₂O₃与稀盐酸反应生成盐和水，反应方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，滤液1中含有，AlCl₃、FeCl₃，向滤液1中加入过量NaOH溶液，发生的反应为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，过滤得到的沉淀2为Fe（OH）₃，滤液2中含有NaAlO₂、NaOH，向滤液乙中通入过量二氧化碳，发生的离子反应方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，过滤后得到沉淀3为氢氧化铝，滤液中含有碳酸氢钠，加热氢氧化铝得到氧化铝固体，反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，然后电解，发生2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，以此解答该题．

解答 解：（1）由以上分析可知试剂A为NaOH，沉淀1为SiO₂，沉淀2为Fe（OH）₃，故答案为：NaOH；SiO₂；Fe（OH）₃；
（2）步骤③为偏铝酸钠和过量二氧化碳的反应，离子反应方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）氢氧化铝为两性氢氧化物，可溶于强酸，不能用盐酸代替二氧化碳，故答案为：不能；氢氧化铝为两性氢氧化物，可溶于盐酸；
（4）n（O₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，由方程式2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑可知消耗0.1molAl₂O₃，m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g，铝土矿中Al₂O₃的质量百分含量为$\frac{10.2g}{51g}×100%$=20%，
故答案为：20%．

点评 本题考查物质分离和提纯，侧重考查学生的分析、实验和计算能力，为高频考点，涉及物质之间反应、基本实验操作，明确物质性质差异性及物质分离提纯方法是解本题关键，知道每个步骤发生的反应及操作方法，题目难度不大．