Question

15．工業(yè)上從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中提取鋁可采用如圖工藝流程（反應(yīng)條件已經(jīng)省略）：

請回答下列問題：
（1）圖中（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）步驟中涉及分離溶液與沉淀的實驗方法是過濾（填操作名稱）．
（2）Al₂O₃是兩性氧化物，SiO₂是酸性氧化物，F(xiàn)e₂O₃是堿性氧化物，根據(jù)它們的性質(zhì)，判斷固體B的成分是SiO₂（填化學(xué)式）．
（3）Fe₂O₃和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，沉淀C的化學(xué)式是Fe（OH）₃．
（4）如果溶液D中通入“過量CO₂”，改成通入“過量HCl”可以嗎？為什么？不可以，因為產(chǎn)生Al（OH）₃和過量鹽酸反應(yīng)．
（5）請寫出上述流程中涉及的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含有雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃，鋁土礦和過量HCl混合，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂和HCl不反應(yīng)，所以沉淀B是SiO₂，濾液A中成分是 AlCl₃、FeCl₃和HCl，向濾液A中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，則濾液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C為Fe（OH）₃，向濾液D中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)NaOH+CO₂=NaHCO₃、AlO^2-+CO₂（過）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，沉淀F為Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加熱沉淀F，氫氧化鋁分解生成M為Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al，據(jù)此答題．

解答 解：鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含有雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃，鋁土礦和過量HCl混合，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂和HCl不反應(yīng)，所以沉淀B是SiO₂，濾液A中成分是 AlCl₃、FeCl₃和HCl，向濾液A中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，則濾液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C為Fe（OH）₃，向濾液D中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)NaOH+CO₂=NaHCO₃、AlO^2-+CO₂（過）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，沉淀F為Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加熱沉淀F，氫氧化鋁分解生成M為Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al，
（1）分離溶液與沉淀，常用過濾的方法，
故答案為：過濾；
（2）由以上分析可知沉淀B的成分是SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（3）Fe₂O₃和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，由以上分析可知沉淀C為Fe（OH）₃，
故答案為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；Fe（OH）₃；
（4）將向溶液D中通入過量CO₂換成加入過量鹽酸，過量鹽酸會和生成的氫氧化鋁發(fā)生Al（OH）₃+3HCl═AlCl₃+3H₂O，氫氧化鋁溶解，所以不能，
故答案為：不可以；因為產(chǎn)生Al（OH）₃和過量鹽酸反應(yīng)；
（5）上述流程中涉及的氧化還原反應(yīng)為電解氧化鋁制鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．

點評 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時不僅清楚提取的操作過程原理，而且需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)，能熟練對知識遷移進行綜合運用是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．