Question

6．以铝土矿（主要成分是Al₂O₃，杂质有SiO₂、Fe₂O₃等）为原料，采用拜耳法生产Al₂O₃的流程如图1所示：

（1）Al₂O₃可用于电解制Al，其反应的化学方程式是2Al₂O₃（熔融）═4Al+3O₂↑．
（2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al₂O₃溶于NaOH，SiO₂转化为铝硅酸钠沉淀．Al₂O₃溶于NaOH的离子方程式是Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X．
①X 可为过量的CO₂，则滤液II中主要的溶质是NaHCO₃，为了使滤液II循环利用，应补充的物质是a（选填字母）；
a．CaO          b．HCl          c．Na₂CO₃
②X 也可为少量Al（OH）₃晶种（晶种可加速沉淀的生成），其优点是滤液 II可直接循环使用．
（4）测铝土矿中铝元素含量：
I  将m g铝土矿样品经处理配成V mL溶液
II 取少量该溶液用EDTA法测得该溶液中Fe³⁺、Al³⁺浓度之和为a mol•L^-1
III 另取少量该溶液，将Fe³⁺用盐酸羟胺还原为Fe²⁺后，利用吸光度法测得吸光度为0.400（吸光度与Fe²⁺浓度对应曲线如图2），该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是$\frac{27V（a-0.0400×10{\;}^{-3}）}{1000m}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 铝土矿中加入氢氧化钠溶液，氧化铝和二氧化硅与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和硅酸钠，则滤液Ⅰ为偏铝酸钠，可通入二氧化碳气体，生成氢氧化铝，煅烧可生成氧化铝．
（1）Al₂O₃可用于电解制Al；
（2）三氧化二铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠；
（3）①偏铝酸钠与过量的CO₂反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氧化钙反应生成氢氧化钠；
②Al（OH）₃晶种可加速沉淀的生成；
（4）由图知Fe²⁺浓度为0.00004mol•L^-1，可求出铝离子的浓度．

解答 解：（1）Al₂O₃可用于电解制Al，化学方程式是2Al₂O₃（熔融）═4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃（熔融）═4Al+3O₂↑；
（2）三氧化二铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，离子方程式是Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）①偏铝酸钠与过量的CO₂反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氧化钙反应生成氢氧化钠，可循环使用，故答案为：NaHCO₃；a；
②Al（OH）₃晶种可加速沉淀的生成，偏铝酸钠水解生成氢氧化铝和氢氧化钠，滤液II可直接循环使用，故答案为：滤液 II可直接循环使用；
（4）由图知Fe²⁺浓度为0.00004mol•L^-1，铝离子的浓度为a-0.00004，铝的物质的量为（a-0.00004）×$\frac{V}{1000}$，铝元素的质量分数为$\frac{27V（a-0.0400×10{\;}^{-3}）}{1000m}$，故答案为：$\frac{27V（a-0.0400×10{\;}^{-3}）}{1000m}$．

点评 本题考查物质的制备和物质含量的测定，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握题给信息，结合物质的性质设计实验步骤，题目难度不大．