Question

7．工业上从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃等杂质）中提取铝可架用如图工艺流程：

已知：SiO₂不溶于水且不与盐酸反应．
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）步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液应该是过量（填“少量”或“过量”）．沉淀B的成分是SiO₂（填化学式，下同）；溶液D中含铝元素的溶质的是NaAlO₂（或AlO₂^-）．
（3）①物质M在生产生活中有重要用途，写出沉淀F转化为物质M的化学方程式：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
②溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 由流程可知，铝土矿加过量盐酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解发生MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，而SiO₂不与盐酸反应，可知沉淀B为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，则沉淀C的成分是Mg（OH）₂、Fe（OH）₃；
氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，可知溶液D中大量存在的阴离子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-，D与过量二氧化碳反应生成Al（OH）₃、NaHCO₃，E为碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，加热生成M为Al₂O₃，电解Al₂O₃生成Al，以此来解答．

解答 解：（1）分离溶液与沉淀的实验方法是过滤，故答案为：过滤；
（2）由上述分析可知，步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液应该是过量，分离出铝离子；沉淀B的成分是SiO₂，溶液D中含铝元素的溶质的是NaAlO₂（或AlO₂^-），
故答案为：过量；SiO₂；NaAlO₂（或AlO₂^-）；
（3）①沉淀F转化为物质M的化学方程式2Al（OH）₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，故答案为：2Al（OH）₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
②溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F的离子方程式为 AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中的反应、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，注意元素化合物与实验的结合，题目难度不大．