Question

工业上从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃等杂质）中提取铝可采用如下工艺流程：

请回答下列问题：
（1）图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是

 

（填操作名称）．
（2）步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液应该是

 

（填“少量”或“过量”）．沉淀B的成分是

 

（填化学式，下同）；溶液D中含铝元素的溶质的是

 

．
（3）①步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液生成沉淀C的离子方程式：

 

；
②溶液D中通入

 

CO₂生成沉淀F的离子方程式为：

 

．
（4）请写出上述流程中涉及的氧化还原反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：镁、铝的重要化合物,铁的氧化物和氢氧化物,物质的分离、提纯和除杂

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）过滤是用来分离不溶性固体和液体混合物的方法；
（2）铝土矿可以看作Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，铝土矿加过量盐酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解，沉淀B为SiO₂；溶液A中应该含有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液是为了将铝分开，故加的是过量；沉淀C为加入烧碱后的沉淀，所以沉淀为氢氧化物，Fe（OH）₃，溶液D中含铝元素的溶质的是AlO₂^-；
（3）溶液A中含有铁离子和铝离子、氢离子，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F，为偏铝酸根离子和二氧化碳能发生反应生成氢氧化铝沉淀；
（4）根据反应前后的化合价是否变化进行解答．

解答： 解：（1）分离不溶于水的固体和液体，可用过滤的方法，故答案为：过滤；
（2）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B为不溶物SiO₂；
滤液A中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液是为了将铝分开，故加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，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；溶液D中含铝元素的溶质的是AlO₂^-
故答案为：过量；SiO₂；AlO₂^-；
（3）溶液A中含有铁离子和铝离子、氢离子，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F，为偏铝酸根离子和二氧化碳能发生反应生成氢氧化铝沉淀；
故答案：①Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；②过量；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）根据流程图，反应前后的化合价变化的只有最后一步，反应为：2Al₂O₃

通电  .

4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃

通电  .

4Al+3O₂↑．

点评：本题主要考查了元素化合物中金属铝、铁的性质，解题时不仅清楚提取的操作过程原理，而且需熟知物质间的反应，能熟练对知识迁移进行综合运用是解答的关键，题目难度中等．