Question

10．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）冶煉鋁，操作過(guò)程如下：

（1）試劑A為NaOH．沉淀1和沉淀2的化學(xué)式分別為SiO₂、Fe（OH）₃．
（2）步驟③的離子反應(yīng)方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）步驟③中能否用鹽酸代替CO₂不能．（填“能”或“不能”），請(qǐng)說(shuō)明理由氫氧化鋁為兩性氫氧化物，可溶于鹽酸．
（4）若取51g鋁土礦冶煉鋁，在步驟⑤電解過(guò)程中得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂3.36L，鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量百分含量為20%．（用百分?jǐn)?shù)表示）

Answer 1

分析 鋁土礦加入鹽酸，過(guò)濾，得到沉淀1為SiO₂，Al₂O₃、Fe₂O₃與稀鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，濾液1中含有，AlCl₃、FeCl₃，向?yàn)V液1中加入過(guò)量NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，過(guò)濾得到的沉淀2為Fe（OH）₃，濾液2中含有NaAlO₂、NaOH，向?yàn)V液乙中通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，過(guò)濾后得到沉淀3為氫氧化鋁，濾液中含有碳酸氫鈉，加熱氫氧化鋁得到氧化鋁固體，反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，然后電解，發(fā)生2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，以此解答該題．

解答 解：（1）由以上分析可知試劑A為NaOH，沉淀1為SiO₂，沉淀2為Fe（OH）₃，故答案為：NaOH；SiO₂；Fe（OH）₃；
（2）步驟③為偏鋁酸鈉和過(guò)量二氧化碳的反應(yīng)，離子反應(yīng)方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）氫氧化鋁為兩性氫氧化物，可溶于強(qiáng)酸，不能用鹽酸代替二氧化碳，故答案為：不能；氫氧化鋁為兩性氫氧化物，可溶于鹽酸；
（4）n（O₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，由方程式2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑可知消耗0.1molAl₂O₃，m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g，鋁土礦中Al₂O₃的質(zhì)量百分含量為$\frac{10.2g}{51g}×100%$=20%，
故答案為：20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)之間反應(yīng)、基本實(shí)驗(yàn)操作，明確物質(zhì)性質(zhì)差異性及物質(zhì)分離提純方法是解本題關(guān)鍵，知道每個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)及操作方法，題目難度不大．