Question

从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取Al₂O₃的两种工艺品的流程如下：

请回答下列问题：
（1）流程乙加入烧碱后的离子方程式为

 

．
（2）固体A的应用

 

．（两点）
（3）滤液D与少量CO₂反应的离子方程式为

 

，向该滤液K中加入足量石灰水的离子方程式是

 

（4）流程乙制氧化铝的优点是所用的试剂较经济，缺点是

 

（5）已知298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数K_SP=10^-11，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱恰使镁离子沉淀完全，则溶液的PH最小为

 

．

Answer 1

考点：无机物的推断,硅和二氧化硅,镁、铝的重要化合物,铁的氧化物和氢氧化物,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：根据工艺流程甲可知，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃、MgO等，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃，
（1）氧化铝与过量的碱反应生成了偏铝酸盐和水，二氧化硅在碱性溶液中反应生成了硅酸盐和水；
（2）固体A为二氧化硅，可以制光纤、饰品、制硅、制玻璃等；
（3）滤液D中含有偏铝酸根离子与少量CO₂反应生成了氢氧化铝和碳酸根离子．滤液K中含有碳酸氢根离子与足量石灰水反应生成了碳酸钙沉淀和水；
（4）流程乙制氧化铝的过程中可能会混有二氧化硅杂质；
（5）当溶液中c（Mg²⁺）=10^-5mol?L^-1时，可以认为沉淀完全，根据溶度积常数=10^-11，计算氢氧根的最小浓度，进而计算溶液的PH最小值．

解答： 解：由工艺流程甲可知，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃、MgO等，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃，
（1）Al₂O₃与氢氧化钠反应，离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，SiO₂和氢氧化钠反应生成硅酸钠盐和水，离子方程式为：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）由上述分析可知，A为SiO₂，可以用于生产玻璃、制备光导纤维等，
故答案为：生产玻璃、制备光导纤维等；
（3）滤液D与少量CO₂反应的离子方程式为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃+CO₃^2-，
向该滤液K中加入足量石灰水的离子方程式是：HCO₃^-+Ca²⁺+OH^-═CaCO₃↓+H₂O，
故答案为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃+CO₃^2-；HCO₃^-+Ca²⁺+OH^-═CaCO₃↓+H₂O；
（4）流程乙制氧化铝的优点是所用的试剂较经济，但沉淀Z为Al（OH）₃及少量硅酸，加热分解制备的氧化铝不纯，含有二氧化硅，
故答案为：制备的氧化铝不纯，含有二氧化硅；
（5）当溶液中c（Mg²⁺）=10^-5mol?L^-1时，可以认为沉淀完全，由于K_sp=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=10^-11，则c（OH^-）≥

10-11 10-5

=10^-3mol?L^-1，故c（H⁺）≤10^-11mol?L^-1，则pH=-lgc（H⁺）≥11，
故答案为：11．

点评：本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式、溶度积的计算等，难度中等，（3）中注意离子方程式与量有关，为易错点．