题目内容

4．工业中以铝土矿（主要成分为AI2 O3，另含有Fe2O3和SiO2）为原料冶炼铝过程如图所示．

试回答下列问题：
（1）实验室里过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．
（2）操作Ⅱ中生成不溶物C的离子方程式是OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（3）氧化铝的熔点高达205℃，工业上为降低能耗，在铝的电解冶炼时，采取的措施是加入冰晶石降低氧化铝熔点．
（4）电解冶炼铝时，阳极和阴极以碳素材料制成，电解过程中，阳极材料需定期进行更换，原因是阳极上生成的氧气和C反应生成二氧化碳．
（5）为了提高综合经济效益，实际工业生产中常将上述反应中的相关物质循环利用．其部分转化关系如图所示：

①上述转化中未涉及四种基本反应类型中的置换反应；
②写出过程③的化学方程式：Ca（OH）2+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH+H2O
（6）科学研究表明，人体过量吸入铝元素会严重危害身体健康．请你结合实际提出两条杜绝铝元素过量吸人的措施：不用铝制品炊具或不用铝箔包装食品．

分析 铝土矿（主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3和SiO2）中加入足量稀盐酸，发生的反应为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，SiO2和稀盐酸不反应，然后过滤，所以滤液A中溶质为FeCl3、AlCl3、HCl，不溶物A为SiO2；
向A溶液中加入过量NaOH溶液，发生的离子反应为Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，然后过滤，滤液B中含有NaAlO2和NaOH，不溶物B为Fe（OH）3，向滤液B中通过过量二氧化碳，发生的离子反应方程式为OH-+CO2=HCO3-、AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；然后过滤，得到的溶液C中溶质为NaHCO3，不溶物C是Al（OH）3，加热Al（OH）3，发生的反应为
2Al（OH）3$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Al2O3+3H2O，电解熔融氧化铝得到Al；
（5）碳酸钙高温下分解生成CaO和CO2，CaO和H2O反应生成Ca（OH）2，Ca（OH）2和NaHCO3反应生成CaCO3和NaOH，所以X是CaCO3、Y是CaO、Z是Ca（OH）2
，据此分析解答．

解答 解：铝土矿（主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3和SiO2）中加入足量稀盐酸，发生的反应为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，SiO2和稀盐酸不反应，然后过滤，所以滤液A中溶质为FeCl3、AlCl3、HCl，不溶物A为SiO2； 向A溶液中加入过量NaOH溶液，发生的离子反应为Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，然后过滤，滤液B中含有NaAlO2和NaOH，不溶物B为Fe（OH）3，向滤液B中通过过量二氧化碳，发生的离子反应方程式为OH-+CO2=HCO3-、AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；然后过滤，得到的溶液C中溶质为NaHCO3，不溶物C是Al（OH）3，加热Al（OH）3，发生的反应为
2Al（OH）3$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Al2O3+3H2O，电解熔融氧化铝得到Al，
（1）实验室里过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，故答案为：玻璃棒；漏斗；
（2）操作Ⅱ中生成不溶物C的离子方程式是OH-+CO2=HCO3-、AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，故答案为：OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
3）氧化铝的熔点高达205℃，工业上为降低能耗，在铝的电解冶炼时，采取的措施是加入冰晶石降低氧化铝熔点，故答案为：加入冰晶石降低氧化铝熔点；
（4）电解冶炼铝时，阳极和阴极以碳素材料制成，电解过程中，阳极材料需定期进行更换，原因是
阳极上生成的氧气和C反应生成二氧化碳，导致阳极材料减少，所以需要定期进行更换，
故答案为：阳极上生成的氧气和C反应生成二氧化碳；
（5）碳酸钙高温下分解生成CaO和CO2，CaO和H2O反应生成Ca（OH）2，Ca（OH）2和NaHCO3反应生成CaCO3和NaOH，所以X是CaCO3、Y是CaO、Z是Ca（OH）2，
①上述转化中，①②③分别是分解反应、化合反应、复分解反应，所以没有涉及四个基本反应类型中的置换反应，故答案为：置换；
②过程③的化学方程式：Ca（OH）2+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH+H2O，
故答案为：Ca（OH）2+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH+H2O；
（6）科学研究表明，人体过量吸入铝元素会严重危害身体健康，杜绝铝元素过量吸人的措施：不用铝制品炊具或不用铝箔包装食品，故答案为：不用铝制品炊具或不用铝箔包装食品．

点评 本题以铝及其化合物为载体考查物质分离和提纯，综合性较强，涉及离子方程式的书写、物质推断、金属冶炼、基本操作等知识点，明确基本操作规则及仪器用途、离子方程式书写规则、电解原理等知识点即可解答，注意：铝应该采用电解熔融氧化铝方法冶炼，不能采用电解熔融氯化铝冶炼，为易错点．

练习册系列答案
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请根据以上信息完成下列问题：
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（4）写出下列反应的化学方程式：
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（5）I的同系物J比I的相对分子质量小14，J的同分异构体中能同时满足如下条件的共有6种．（不考虑立体异构）
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15．A、B、C、D四种化合物其焰色反应均为紫色，A、B、C和盐酸反应均得到D，将固体C加热可得到A，若向A的溶液中通入一种无色无味气体，又可制得C，若B与C的溶液混合可制得A，试推断：
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（2）完成有关化学方程式：C→A2KHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+H2O，A→CK2CO3+CO2+H2O═2KHCO3，B+C→AKOH+KHCO3═K2CO3+H2O．
12．用NA表示阿伏加德罗常数的值．下列叙述正确的是（　　）
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19．如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）
A．
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B．
Al作负极，电极反应式6H2O+6e-═6OH-+3H2↑
C．
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D．
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16．将标准状况下，33.6L HCl溶于水配成1L溶液
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