Question

11．工业上用铝土矿（主要成分为主要成份是Al₂O₃，还含有SiO₂和Fe₂O₃）提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下：

（1）滤渣A是SiO₂（或二氧化硅），滤渣B是Fe（OH）₃（或氢氧化铁）．
（2）过程 I、II、III的分离操作的名称是过滤．
（3）过程 IV中灼烧时盛放药品的仪器名称是坩埚，发生反应的化学方程式是2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（4）过程 III中发生反应生成滤渣C的离子方程式表示为AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）取滤液B100mL，加入1molL^-1盐酸200mL时，沉淀量达到最大且质量为11.7g．则溶液B中c（AlO₂^-）=1.5mol•L^-1，c（Na⁺）＞6.5 mol•L^-1．

Answer 1

分析 SiO₂和稀硫酸不反应，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．
铝土矿中加入稀硫酸，沉淀A为SiO₂，滤液A中含有硫酸铝、硫酸铁，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，滤渣C为Al（OH）₃，Al（OH）₃在加热分解可生成D为Al₂O₃，电解Al₂O₃生成铝，以此解答该题．

解答 解：铝土矿中加入稀硫酸，沉淀A为SiO₂，滤液A中含有硫酸铝、硫酸铁，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，滤渣C为Al（OH）₃，Al（OH）₃在加热分解可生成D为Al₂O₃，电解Al₂O₃生成铝，
（1）SiO₂和稀硫酸不反应，则滤渣A是SiO₂（或二氧化硅），滤液A中含有硫酸铝、硫酸铁，加入过量NaOH，沉淀B为Fe（OH）₃，
故答案为：SiO₂（或二氧化硅）；Fe（OH）₃（或氢氧化铁）；
（2）过程 I、II、III分离溶液和沉淀，应为过滤操作，故答案为：过滤；
（3）过程 IV用于灼烧固体氢氧化铝，应在坩埚中进行，发生反应为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：坩埚；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
（4）滤液B的成分是偏铝酸钠，向其中通入过量的二氧化碳，反应为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）根据以上分析滤液B中含有硫酸钠、偏铝酸钠、过量的氢氧化钠，向滤液中加入1mol/L盐酸200mL，沉淀量达到最大且质量为11.7g为Al（OH）₃的质量，则根据铝原子守恒，c（AlO₂^-）=$\frac{n（AlOH）_{3}}{V}$=$\frac{\frac{11.7g}{78g/mol}}{0.1L}$=1.5mol•L^-1，
最后所得的溶液中溶质为硫酸钠、氯化钠，根据钠离子守恒有n（NaOH）=n（NaCl）+2（Na₂SO₄），根据氯离子与硫酸根守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.2L×1mol/L=0.2mol，n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）＞$\frac{3}{2}$n（Al₂（SO₄）₃）=$\frac{3}{2}$×$\frac{11.7}{78}$mol=0.225mol，故n（NaOH）=n（NaCl）+2（Na₂SO₄）＞0.2mol+2×0.225mol=0.65mol，故c（Na⁺）＞$\frac{0.65mol}{0.1L}$=6.5mol/L，
故答案为：1.5mol•L^-1；6.5．

点评 本题以框图题形式考查铝的化合物的性质，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，难度中等，清楚冶炼铝工艺流程原理，是对知识迁移的综合运用．