Question

2．元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素．
（1）氧化铝是一种耐高温材料，也是工业上制取铝的原料．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：

①固体A的主要成分是SiO₂（填化学式，下同），固体X的主要成分是Fe₂O₃、MgO
②滤液E中溶质的主要成分是，写出该溶质的一种用途：纯碱或作发酵粉
③在滤液D中通入过量CO₂时反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、OH^-+CO₂=HCO₃^-
（2）工业上电解氧化铝冶炼铝时加入冰晶石（Na₃AlF₆）的作用是．在电解池的工作过程中，需要不断补充阳极材料（石墨），原因是电解时生成的O₂在高温时会和石墨电极发生反应，消耗石墨．
（3）一种新型高效净水剂PAFC--聚合氯化铁铝AlFe（OH）_nC_16-n]m（n＜5，m＜10）可广泛应用于日常生活用水和工业污水的处理．下列有关PAFC的说法正确的是BC （填序号）．
A．PAFC中铁元素显+2价
B．PAFC用于净水时，比用相同物质的量的氯化铝和氯化铁的pH改变小
C．PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物
D．PAFC在强酸性或强碱性溶液中都能稳定存在．

Answer 1

分析 （1）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，SiO₂不与盐酸反应，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，以此来解答．
（2）由于氧化铝的熔点较高，需加冰晶石降低氧化铝的熔点，降低成本；电解时生成的O₂在高温时会和石墨电极发生反应，消耗石墨电极；
（3）A．依据化合物元素化合价代数和为0分析计算；
B．它用于净化水时对水的pH的改变，比相同量的AlCl₃和FeCl₃都大；
C．这种碱式盐可看做FeC_l3、AlCl₃水解的中间产物；
D．它在强酸性和强碱性溶液中都不能稳定存在．

解答 解：（1）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，SiO₂不与盐酸反应，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根据工艺流程甲可知，SiO₂不与盐酸反应，则固体A为SiO₂；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，故答案为：SiO₂；Fe₂O₃、MgO；
②滤液E中含有NaHCO₃，其中NaHCO₃可制纯碱或作发酵粉，故答案为：NaHCO₃；纯碱或作发酵粉；
③滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠、NaOH，在滤液D中通入过量CO₂，发生的反应有：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，OH^-+CO₂=HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；OH^-+CO₂=HCO₃^-；
（2）由于氧化铝的熔点较高，工业上电解氧化铝冶炼铝时加入冰晶石（Na₃AlF₆）助熔（或降低氧化铝的熔点）；电解时生成的O₂在高温时会和石墨电极发生反应，消耗石墨电极，所以要不断补充阳极材料（石墨），
故答案为：作助熔剂（或降低氧化铝的熔点）；电解时生成的O₂在高温时会和石墨电极发生反应，消耗石墨；
（3）A．阴离子总价态：6-n+n=6，铝只有+3价，所以Fe就是6-3=3，外面的m只是表示这样一个分子聚合度，与价态无关，故A错误；
B．PAFC用于净水时，氢氧根离子的存在对水的电离期待抑制作用，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小，故B正确；
C．PAFC是碱式复盐可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物，故C正确；
D．PAFC是碱式复盐，在强酸性和强碱性溶液中都不能稳定存在，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题以氧化铝提取工艺流程为载体考查混合物分离实验方案的设计，为高频考点，涉及无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式等，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．