Question

日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝．工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为50%～70%，杂质主要为SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O等．工业生产铝锭的工艺流程示意图如下：


一些氢氧化物沉淀的pH如表：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2
开始沉淀pH（离子初始浓度为0.01mol/L）	4	2.3	10.4
完全沉淀pH（离子初始浓度为＜10-5mol/L）	5.2	4.1	12.4

请回答下列问题：
（1）实验室进行步骤④的操作名称为______．
（2）固体A的化学式为______，物质C的化学式为______．
（3）步骤④调节pH的范围为______．
（4）步骤⑥反应的化学方程式为______．

Answer 1

解：（1）由工艺流程可知，步骤④调节pH值后，将固体与液体分离，应采用过滤的方法，
故答案为：过滤；
（2）由工艺流程可知，步骤①加入盐酸，Si0₂不与盐酸反应，过滤得到的固体A为SiO₂；
由工艺流程可知，溶液B中含有Fe³⁺，加入C调节pH值后，通过过滤得到沉淀Fe（OH）₃，故加入C调节pH值的目的是将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，溶液B中含有Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，故C最好选择NaOH 或Ca（OH）₂溶液，
故答案为：SiO₂；NaOH 或Ca（OH）₂；
（3）步骤④中调节溶液pH，使铝离子沉淀完全而Mg²⁺离子不产生沉淀，由表中数据可知，pH=4时铝离子开始沉淀，pH=5.2时铝离子完全沉淀，Mg²⁺开始沉淀溶液的pH=10.4，所以要使铝离子沉淀完全而Mg²⁺离子不产生沉淀，则步骤④调节pH的范围为：5.2＜pH＜10.4，
故答案为：5.2＜pH＜10.4；
（4）工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，反应方程式为：2Al₂O₃（熔融）4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃（熔融）4Al+3O₂↑．
分析：（1）由工艺流程可知，步骤④调节pH值后，将固体与液体分离，应采用过滤的方法；
（2）由工艺流程可知，步骤①加入盐酸，SiO₂不与盐酸反应，过滤得到的固体A为SiO₂；
由工艺流程可知，溶液B中含有Fe³⁺，加入C调节pH值后，通过过滤得到沉淀Fe（OH）₃，故加入C调节pH值的目的是将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，结合溶液B中含有的阳离子判断；
（3）步骤④中调节溶液pH，使铝离子沉淀完全而Mg²⁺离子不产生沉淀，结合离子开始沉淀与沉淀完全的pH解答；
（4）工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝．
点评：本题考查元素化合物性质、化学工艺流程等，理解工艺流程是解题的关键，需要学生根据工艺流程提取信息，对学生综合运用能力和推理有较高的要求，难度中等．