Question

某探究小组在实验室中用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝，流程如下，回答下列问题：

（1）画出Al的原子结构示意图

 

．
（2）写出反应①中的化学方程式：

 

，

 

．
（3）写出反应②中的离子方程式：

 

，

 

．
（4）写出滤液B中溶质的化学式

 

．
（5）甲同学在实验室中用如左下图装置制备CO₂气体，并通入滤液B中制备Al（OH）₃时，结果没有产生预期现象．乙同学分析认为：甲同学通入的CO₂中含有HCl气体，是导致实验失败的原因．乙同学认为在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加右下图装置可解决这个问题．请在右下图装置的横线上注明试剂名称．

（6）工业上通常以铝土矿提取得到的Al₂O₃为原料制备无水氯化铝：2Al₂O₃+6Cl₂+3C

△   .

4AlCl₃+3CO₂
该反应中的还原剂是

 

，若制得22.4L（标准状况下）CO₂气体时，则有

 

mol电子发生转移．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据原子结构示意图的画法来解答；
（2）氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱．只Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸．①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅；
（3）②为过量的氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根
（4）②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液；
（5）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO₂中含有HCl气体的装置，根据NaHCO₃溶液能与HCl气体反应，而不与二氧化碳反应分析；
（6）Cl₂有强氧化性，还原剂是有元素化合价降低的物质，根据碳元素化合价变化计算转移电子数目．

解答： 解：（1）Al元素是第13号元素，核内由13个质子，核外有13个电子，Al元素的原子的最外层电子数是3，可以作出Al元素的原子结构示意图，
故答案为：；
（2）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O．
故答案为：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O；Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O；
（3）②为过量的氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，反应的离子方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；
（4）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅，②为过量的氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液，所以滤液B中溶质的化学式为：NaAlO₂、NaCl、NaOH，
故答案为：NaAlO₂、NaCl、NaOH；
（5）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO₂中含有HCl气体的装置，NaHCO₃溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（6）2Al₂O₃+6Cl₂+3C

△   .

4AlCl₃+3CO₂↑反应中氯元素化合价由0价降低为-1价，氯气是氧化剂，碳从0价变为+4价，是还原剂，若制得22.4L（标况下）CO₂气体时，即1mol二氧化碳，转移电子为1mol×4=4mol，故答案为：C；4．

点评：本题考查用铝土矿提取氧化铝，理解工艺流程是解题的关键，平时注意分析问题、解决问题的能力的培养，题目难度中等．