Question

[化學(xué)--選修2：化學(xué)與技術(shù)]
工業(yè)上通常采用堿法從鋁土礦制取Al₂O₃，如圖為堿法制取Al₂O₃的工藝流程．已知鋁土礦中含有的雜質(zhì)主要是氧化鐵、含硅化合物．

回答下列問題：
（1）操作I的名稱是

 

；得到的H₂SiO₃沉淀經(jīng)過處理可得到硅膠，寫出硅膠的一種用途

 

．
（2）工業(yè)上將Al₂O₃投入熔融的冰晶石，通過電解制備金屬鋁，冰晶石的作用是

 

．鋁電解槽的陽極材料為碳塊，需要定期更換，說明原因

 

．
（3）工業(yè)上用NaOH溶液溶解鋁上礦，是利用了Al₂O₃的

 

性．
（4）寫出鋁土礦中雜質(zhì)與加入的氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式

 

．
（5）往鋁酸鈉[NaAl（OH）₄]溶液中加入晶種Al（OH）₃，通過結(jié)晶析出氫氧化鋁，寫出析出氫氧化鋁的離子方程式

 

．
（6）氫氧化鋁在不同溫度下分解產(chǎn)物不同，已知：
2Al（OH）₃

200℃-250℃  .

Al₂O₃?H₂O+2H₂O↑    Al₂O₃?H₂O

約500℃  .

Al₂O₃+H₂O↑
現(xiàn)有一定溫度下加熱氫氧化鋁得到的固體產(chǎn)物，經(jīng)測定其中氫元素含量為1.0%，判斷固體產(chǎn)物的成分是

 

．

Answer 1

分析：（1）分離難溶性固體和溶液的方法是過濾；硅膠能作干燥劑；
（2）氧化鋁熔點(diǎn)較高，加入冰晶石能降低氧化鋁熔融的溫度；碳被氧化生成二氧化碳；
（3）氧化鋁能溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿；
（4）鋁土礦中二氧化硅能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水；
（5）Al（OH）₄^-分解生成氫氧化鋁和氫氧根離子；
（6）根據(jù)Al₂O₃?H₂O中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和實(shí)際固體中氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定固體成分．

解答：解：（1）分離硅酸沉淀和可溶性的鹽應(yīng)該采用過濾的方法，硅膠具有吸水性，能作干燥劑，
故答案為：過濾；干燥劑；
（2）氧化鋁熔點(diǎn)較高，如果通過單純電解氧化鋁而冶煉鋁，由于溫度高導(dǎo)致對設(shè)備要求高且浪費(fèi)資源，加熱冰晶石后能降低氧化鋁熔融溫度，從而減少資源浪費(fèi)，所以加入冰晶石的作用是助溶劑或降低氧化鋁的熔點(diǎn)；
電解時(shí)，陽極上生成氧氣，高溫條件下，碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳而消耗陽極材料，所以要不斷補(bǔ)充陽極材料，故答案為：助溶劑或降低氧化鋁的熔點(diǎn)；陽極產(chǎn)生的氧氣與陽極材料碳反應(yīng)生成二氧化碳，消耗了陽極材料；
（3）氧化鋁能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，所以氧化鋁具有兩性，用氫氧化鈉溶液溶解氧化鋁是利用了氧化鋁的兩性，故答案為：兩；
（4）二氧化硅屬于酸性氧化物，能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，離子反應(yīng)方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（5）Al（OH）₄^-分解生成氫氧化鋁和氫氧根離子，離子反應(yīng)方程式為：Al（OH）₄^-=Al（OH）₃↓+OH^-，
故答案為：Al（OH）₄^-=Al（OH）₃↓+OH^-；
（6）Al₂O₃?H₂O中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

1×2

27×2+16×3+18

×100%=1.67%，加熱后固體中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.0%，說明固體中含有Al₂O₃和Al₂O₃?H₂O，故答案為：Al₂O₃和Al₂O₃?H₂O．

點(diǎn)評：本題以鋁及其化合物為載體考查了化學(xué)與技術(shù)，明確鋁及其化合物的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合鋁的活動(dòng)性確定金屬的冶煉方法，注意冶煉鋁不能用冶煉氯化鋁的方法冶煉，氯化鋁為分子晶體，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，為易錯(cuò)點(diǎn)．