Question

18．从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如图：

请回答下列问题：
（1）写出流程甲所涉及的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、MgO+2H⁺═Mg²⁺+H₂O．
（2）流程乙加入烧碱后Al₂O₃发生反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（3）沉淀C的主要成分是Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，除去沉淀C的操作是过滤．
（4）滤液D中溶质的主要成分是NaAlO₂（填化学式）；写出向滤液D中通入过量CO₂发生反应的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）在流程中，选用CO₂作酸化剂，能不能用盐酸代替CO₂？其原因是不能；因为过量的盐酸与Al（OH）₃反应生成AlCl₃（或者AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O）．

Answer 1

分析 由工艺流程甲可知，铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质），铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠、NaOH，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃、MgO等，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃，结合题目分析解答．

解答 解：由工艺流程甲可知，铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质），铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠、NaOH，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃、MgO等，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃，
（1）氧化铝、氧化铁、MgO分别和酸反应生成盐和水，离子方程式分别为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、MgO+2H⁺═Mg²⁺+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；MgO+2H⁺═Mg²⁺+H₂O；
（2）氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（3）沉淀C的成分是Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以除去沉淀C采用过滤方法，
故答案为：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃；过滤；
（4）滤液D中溶质为Na AlO₂，偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：NaAlO₂； AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）氢氧化铝不溶于碳酸溶液但能溶于稀盐酸，生成氯化铝，所以不能用稀盐酸代替二氧化碳，
故答案为：不能；因为过量的盐酸与Al（OH）₃反应生成AlCl₃（或者AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O）．

点评 本题考查物质分离提纯，为高频考点，涉及离子方程式的书写、物质分离提纯等知识点，明确化学反应原理、物质性质差异性是解本题关键，注意：氢氧化铝能溶于强酸强碱溶液但不溶于弱酸弱碱溶液，题目难度不大．