Question

16．工業(yè)上以鋁土礦（主要成分是氧化鋁，含氧化鐵、氧化鎂、二氧化硅、氧化銅等雜質(zhì)）為原料提取鋁的無機化工流程如圖：

已知：NaOH溶液與二氧化硅反應(yīng)非常緩慢，在工業(yè)生產(chǎn)時不必考慮．
（1）固體A為Fe₂O₃、MgO、CuO；試劑X為NaOH，Y為CO₂．
（2）寫出反應(yīng)②的離子方程為AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）實驗室里完成反應(yīng)③所需要的實驗儀器主要有坩堝、酒精燈、三腳架、泥三角．
（4）反應(yīng)④所得的鋁材中，往往含有少量的鐵和硅等雜質(zhì)，可用電解的方法進一步提純，該電解池中陽極的電極反應(yīng)式為2Al-3e^-═Al³⁺．下列可作陰極材料的是D
A．鋁材     B．石墨     C．鉛板     D．純鋁
（5）鋁土礦中Al₂O₃的含量為40.8%，要使1t鋁土礦中的Al₂O₃全部溶解理論上至少需要X的質(zhì)量為0.32t．

Answer 1

分析 由題給信息可知，鋁土礦加入過量試劑X可將鋁與其它雜質(zhì)分離，結(jié)合“NaOH溶液與二氧化硅反應(yīng)非常緩慢，在工業(yè)生產(chǎn)時不必考慮”可知試劑X應(yīng)為NaOH溶液，所得固體A含有SiO₂、Fe₂O₃、MgO、CuO，濾液Ⅰ含有NaAlO₂，通入過量Y生成氫氧化鋁沉淀，則Y為CO₂，濾液Ⅱ為NaHCO₃溶液，灼燒氫氧化鋁生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁可生成Al，以此解答該題．

解答 解：由題給信息可知，鋁土礦加入過量試劑X可將鋁與其它雜質(zhì)分離，結(jié)合“NaOH溶液與二氧化硅反應(yīng)非常緩慢，在工業(yè)生產(chǎn)時不必考慮”可知試劑X應(yīng)為NaOH溶液，所得固體A含有SiO₂、Fe₂O₃、MgO、CuO，濾液Ⅰ含有NaAlO₂，通入過量Y生成氫氧化鋁沉淀，則Y為CO₂，濾液Ⅱ為NaHCO₃溶液，灼燒氫氧化鋁生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁可生成Al，
（1）由以上分析可知固體A為Fe₂O₃、MgO、CuO；試劑X為NaOH，Y為CO₂，故答案為：Fe₂O₃、MgO、CuO；NaOH；CO₂；
（2）反應(yīng)②為偏鋁酸鈉與過量二氧化碳的反應(yīng)，生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）實驗室里完成反應(yīng)③應(yīng)在坩堝中進行，灼燒氫氧化鋁分解生成氧化鋁，另外還需要酒精燈、三腳架、泥三角，故答案為：坩堝、酒精燈、三腳架、泥三角等；
（4）在電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，金屬失去電子，電極反應(yīng)式為Al-3e^-═Al³⁺，電解精煉鋁應(yīng)以純鋁作陰極材料，故答案為：2Al-3e^-═Al³⁺；D；
（5）鋁土礦中Al₂O₃的含量為40.8%，1t鋁土礦中的Al₂O₃的物質(zhì)的量為$\frac{1×1{0}^{6}g×40.8%}{102g/mol}$=4000mol，與氫氧化鈉溶液發(fā)生Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，由方程式可知需要8000molNaOH，質(zhì)量為$\frac{8000mol×40g/mol}{1×1{0}^{6}g/t}$=0.32t，
故答案為：0.32 t．

點評 本題考查混合物分離提純方法的選擇和應(yīng)用，為高頻考點，把握混合物分離流程及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重物質(zhì)性質(zhì)及分離方法的考查，明確物質(zhì)性質(zhì)差異性即可提純分離物質(zhì)，題目難度不大．