Question

20．电解铝技术的出现与成熟让铝从皇家珍品变成汽车、轮船、航天航空制造等行业的重要材料．工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃等杂质）提取纯Al₂O₃做冶炼铝的原料，某研究性学习小组设计了如图提取流程图．

请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ和Ⅱ的操作名称是过滤，所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒．
（2）铝土矿与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．   
（3）往滤液Ⅰ中通入过量的CO₂气体生成沉淀Ⅱ的化学方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓．
（4）在实际工业生产流程⑥中需加入冰晶石，目的是使氧化铝熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量损耗．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃等杂质）中加入氢氧化钠时，氧化铁不溶解，氧化铝溶解，则沉淀Ⅰ为氧化铁，滤液Ⅰ中含有偏铝酸根离子，滤液Ⅰ中通入过二氧化碳，过滤后得沉淀Ⅱ为氢氧化铝固体和滤液Ⅱ为碳酸氢钠溶液，氢氧化铝受热分解得固体氧化铝，氧化铝电解得铝，
（1）操作Ⅰ、Ⅱ都是分离固体和液体，据此判断操作，并根据此操作写出所用玻璃仪器；
（2）在碱性条件下铝元素以偏铝酸根离子的形式存在；
（3）偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（4）氧化铝的熔点很高，加入冰晶石可以降低氧化铝的熔点．

解答 解：铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃等杂质）中加入氢氧化钠时，氧化铁不溶解，氧化铝溶解，则沉淀Ⅰ为氧化铁，滤液Ⅰ中含有偏铝酸根离子，滤液Ⅰ中通入过二氧化碳，过滤后得沉淀Ⅱ为氢氧化铝固体和滤液Ⅱ为碳酸氢钠溶液，氢氧化铝受热分解得固体氧化铝，氧化铝电解得铝，
（1）操作Ⅰ、Ⅱ都是分离固体和液体，所以操作Ⅰ和Ⅱ的操作名称是过滤，过滤中用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：过滤；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）在碱性条件下铝元素以偏铝酸根离子的形式存在，反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，
故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓；
（4）氧化铝的熔点很高，所以工业电解氧化铝时加入冰晶石可以降低氧化铝的熔点，从而减少冶炼过程中的能量损耗，
故答案为：使氧化铝熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量损耗．

点评 本题考查了铝及其化合物的性质，题目难度中等，涉及化学实验基本操作方法的应用、离子方程式的书写、化学计算、铝及其化合物性质等知识，充分考查了学生的分析、理解能力．