Question

1．工业上用铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃、SiO₂提取冶炼铝的原料氧 化铝．工艺流程如图：（每步所加试剂均稍过量）
（1）步骤①中所得残渣的成分是SiO₂（用化学式表示）、流程中分离固体和溶液的方 法是过滤，所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗．
（2）步骤③中若加入过量的石灰石煅烧产物，则滤液3的成分是碳酸氢钠，该反应的 离子方程是：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，后续操作不变，则会对氧化 铝的提取有什么影响若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质．
（4）实验室里常向AlCl₃溶液中加入氨水来制取Al（OH）₃，写出该反应的离子方程式Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

Answer 1

分析 铝土矿的主要成分是Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃、SiO₂，由流程可知，原料A为盐酸，SiO₂和盐酸不反应，Al₂O₃、Fe₂O₃均与盐酸反应，步骤①分离不溶固体与液体，为过滤操作，得到残渣为SiO₂，滤液1含有AlCl₃、FeCl₃及剩余的HCl，加入试剂B得到沉淀与滤液2，步骤②为过滤，步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO₂^-，步骤②应加入原料B为NaOH，将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，将Al³⁺转化为AlO₂^-，氢氧化铝加入分解得到氧化铝，据此分析解答．

解答 解：（1）SiO₂和盐酸不反应，Al₂O₃、Fe₂O₃均与盐酸反应，步骤①分离不溶固体与液体，为过滤操作，得到残渣为SiO₂，过滤需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；
故答案为：SiO₂；过滤；漏斗；
（2）滤液②含有AlO₂^-，步骤③通入过量的二氧化碳，与AlO₂^-反应生成的沉淀为氢氧化铝，反应进行方程式为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，过滤沉淀得到的滤液主要成分为NaHCO₃，离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案为：碳酸氢钠；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，通入二氧化碳会生成硅酸沉淀，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质；
故答案为：若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质；
（4）向AlCl₃溶液中加入氨水来制取Al（OH）₃，反应的离子方程为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

点评 本题以框图题形式考查化学工艺流程、物质的分离提纯、铝的化合物的性质，难度中等，是对知识迁移的综合运用．