Question

18．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：

部分氢氧化物沉淀的pH如下表

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH2
开始沉淀pH （离子初始浓度0.01mol/L）	4.3	2.3	10.4
完全沉淀pH （离子浓度＜10-5 mol/L）	5.2	4.1	12.4

请回答下列问题：
（1）加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O．
（2）实验室进行步骤②的操作名称为过滤，其使用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒．
（3）固体A的化学式为SiO₂，物质C的化学式为NaOH[或Ca（OH）₂]；溶液中的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺是在步骤④（填序号）中分离出去的．
（4）步骤③调节pH的数值范围为4.1≤pH＜4.3，步骤④调节pH的数值范围为5.2≤pH＜10.4．

Answer 1

分析 （1）氧化铝和盐酸反应生成对应的盐和水；
（2）分离液态和不溶性固体采用过滤的方法；其使用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；
（3）和盐酸不反应的固体是二氧化硅；根据原子守恒判断加入的C物质；在步骤④中利用物质的溶解性除去Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺；
（4）步骤③中调节溶液的pH，使铁离子完全生成氢氧化铁沉淀；步骤④中调节溶液pH，使铝离子沉淀完全而镁离子不产生沉淀．

解答 解：（1）氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，离子反应方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）分离液态和不溶性固体采用过滤的方法，其使用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，故答案为：过滤；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（3）二氧化硅和盐酸不反应，所以A固体物质是SiO₂，步骤③中加入的物质C中和盐酸，且除去铁离子，应该碱，一般常用NaOH  或Ca（OH）₂溶液，步骤④中调节溶液pH，使铝离子完全沉淀，而其它离子不沉淀，所以溶液中的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺是在步骤④中除去的，
故答案为：SiO₂；NaOH[或Ca（OH）₂]；④；
（4）根据表格知，步骤③中要完全除去铁离子，溶液的pH=4.1，pH=4.3时铝离子开始沉淀，pH=5.2时铝离子完全沉淀，所以要完全除去铁离子，溶液的4.1≤pH＜4.3；步骤④中要使铝离子完全沉淀，溶液的pH=5.2，镁离子开始沉淀溶液的pH=10.4，所以要使铝离子沉淀完全而镁离子不产生沉淀，则溶液的5.2≤pH＜10.4，
故答案为：4.1≤pH＜4.3；5.2≤pH＜10.4．

点评 本题考查物质的制备，根据物质的性质来分析解答，难点是溶液pH的判断，结合表格中的数据进行分析，难度中等．