题目内容

1.工业上铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶炼铝的原料氧化铝.工艺流程如图:

(1)步骤①反应的离子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)滤液1中要加入稍过量原料B,原料B的化学式是NaOH;步骤①②③均需进行的实验操作是过滤(填操作名称).
(3)步骤③中生成沉淀的化学方程式是NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;
(4)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,则会对氧化铝的提取有什么影响?用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

分析 铝土矿的主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2,由流程可知,原料A为盐酸,SiO2和盐酸不反应,Al2O3、Fe2O3均与盐酸反应,步骤①分离不溶固体与液体,为过滤操作,得到残渣为SiO2,滤液1含有AlCl3、FeCl3及剩余的HCl,加入试剂B得到沉淀与滤液2,步骤②为过滤,步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2-,步骤②应加入原料B为NaOH,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,将Al3+转化为AlO2-,氢氧化铝加入分解得到氧化铝,以此来解答.

解答 解:铝土矿的主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2,由流程可知,原料A为盐酸,SiO2和盐酸不反应,Al2O3、Fe2O3均与盐酸反应,步骤①分离不溶固体与液体,为过滤操作,得到残渣为SiO2,滤液1含有AlCl3、FeCl3及剩余的HCl,加入试剂B得到沉淀与滤液2,步骤②为过滤,步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2-,步骤②应加入原料B为NaOH,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,将Al3+转化为AlO2-,氢氧化铝加入分解得到氧化铝,
(1)步骤①反应的离子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,
故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)由上述分析可知,B为NaOH,步骤①②③均需进行的实验操作是过滤,故答案为:NaOH;过滤;
(3)步骤③中生成沉淀的化学方程式是NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,故答案为:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;
(4)省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,即用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质,故答案为:用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

点评 本题考查混合物分离提纯,为高频考点,把握分离流程中发生的反应、混合物分离方法为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识及实验技能的综合应用,题目难度不大.

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