Question

20．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所示：
已知2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH，请回答下列问题：
（1）流程甲加入盐酸后生成Al³⁺的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）流程乙加入烧碱后Al₂O₃发生反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料，
流程甲：向铝土矿中加入过量稀盐酸，发生的反应为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反应，所以固体A为SiO₂，滤液中溶质为FeCl₃、AlCl₃、HCl，向滤液B中加入过量NaOH，发生的反应为FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，滤液D中溶质为NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入过量二氧化碳，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E为Al（OH）₃，滤液F中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀E发生的化学反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向铝土矿中加入过量烧碱溶液，发生的反应为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化铁不反应，所以固体X为Fe₂O₃，滤液Y中成分为NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入过量二氧化碳时，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液K中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀Z得到氧化铝．

解答 解：铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料，
流程甲：向铝土矿中加入过量稀盐酸，发生的反应为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反应，所以固体A为SiO₂，滤液中溶质为FeCl₃、AlCl₃、HCl，向滤液B中加入过量NaOH，发生的反应为FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，滤液D中溶质为NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入过量二氧化碳，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E为Al（OH）₃，滤液F中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀E发生的化学反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向铝土矿中加入过量烧碱溶液，发生的反应为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化铁不反应，所以固体X为Fe₂O₃，滤液Y中成分为NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入过量二氧化碳时，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液K中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀Z得到氧化铝，
（1）流程甲加入盐酸后生成Al³⁺的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）流程乙加入烧碱后Al₂O₃发生反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-，故答案为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-．

点评 本题考查物质分离和提纯的综合应用，为高频考点，明确流程图中发生的反应及物质性质是解本题关键，难点是正确书写离子方程式、各滤液成分的判断，题目难度中等．