Question

13．铝土矿的主要成分是Al₂O₃，含有杂质SiO₂、Fe₂O₃、MgO．工业上从铝土矿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过滤（填操作名称）．
（2）沉淀B的成分是SiO₂（填化学式，下同），沉淀C的成分是Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；溶液D中所含的酸根离子是AlO₂^-、Cl^-．
（3）沉淀F转化为物质M的化学方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；沉淀B中滴入过量烧碱发生的离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

Answer 1

分析 铝土矿可以看做Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、SiO₂组成，铝土矿加过量盐酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解，不溶物为SiO₂，溶液A中含有镁离子、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，镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化镁、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，根据流程图沉淀F为氢氧化铝转化为物质M为氧化铝；
（1）过滤是用来分离不溶性固体和液体混合物的方法；
（2）铝土矿可以看做Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、SiO₂组成，铝土矿加过量盐酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解，不溶物为SiO₂；沉淀C为加入烧碱后的沉淀，所以沉淀为氢氧化物，Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，溶液D中大量存在的阴离子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-；
（3）根据流程图沉淀F为氢氧化铝转化为物质M为氧化铝，据此书写方程式；沉淀B为SiO₂可以写出与烧碱的反应方程式．

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，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，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⁺、Mg²⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，镁离子、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的成分是氢氧化镁、氢氧化铁；
氢氧化镁、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，所以溶液D中大量存在的阴离子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-其中AlO₂^-、Cl^-是酸根离子，
故答案为：SiO₂；Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；AlO₂^-、Cl^-；
（3）根据流程图沉淀F为氢氧化铝，氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，反应为：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，离子反应为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

点评 本题主要考查了元素化合物中金属铝、铁的性质，解题时不仅需熟知物质间的反应原理，还需灵活运用于实验的设计，题目难度不大．