Question

【題目】下列是鋁的兩種重要化合物的生產(chǎn)制備：

I．KAl(SO4)2·12H2O（明礬）是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬的過(guò)程如下圖所示。

回答下列問(wèn)題：

（1）為了少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用___________（填標(biāo)號(hào)）。

a．HCl溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液

（2）沉淀B的化學(xué)式為____________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________。

II．以鋁土礦（主要成分是Al2O3，雜質(zhì)有SiO2、Fe2O3等）為原料，采用拜耳法生產(chǎn)Al2O3的流程如下圖所示：

（1）Al2O3可用于電解制Al，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________。

（2）調(diào)控反應(yīng)池中鈉鋁元素之比一定時(shí)，Al2O3溶于NaOH，SiO2轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。Al2O3溶于NaOH的離子方程式是_________________。

（3）該生產(chǎn)過(guò)程中，需向沉淀池中加入X。

① X 可為過(guò)量的CO2，則濾液II中主要的溶質(zhì)是____________，為了使濾液II循環(huán)利用，應(yīng)補(bǔ)充的物質(zhì)是____________（選填字母）；

a．CaO b．HCl c．Na2CO3

② X 也可為少量Al(OH)3晶種（晶種可加速沉淀的生成），其優(yōu)點(diǎn)是_______________。

Answer 1

【答案】

I．（1）d（2）Al(OH)3；Al3+水解，使溶液中H+濃度增大

II．（1）

（2）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O

（3）①NaHCO3；a；②濾液II可直接循環(huán)使用。

【解析】

試題分析：I.（1）易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)），它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發(fā)生反應(yīng)，而Al可以與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)變?yōu)镹aAlO2進(jìn)入溶液，而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng)，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應(yīng)該用強(qiáng)堿NaOH溶液溶解，選項(xiàng)d正確；Mg、Fe不溶解，會(huì)留在濾渣中；

（2）濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O，反應(yīng)的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3↓+NH3·H2O，所以沉淀B化學(xué)式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是該鹽是強(qiáng)酸弱堿鹽，Al3+發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的OH-，當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液顯酸性。

II．（1）工業(yè)上用電解熔融的Al2O3制取金屬Al，氧化鋁的熔點(diǎn)很高，需要冰晶石（Na3AlF6）做助溶劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2O3（熔融）==4Al+3O2↑。

（2）Al2O3屬于兩性氧化物，能與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O。

（3）① 根據(jù)流程圖可知，濾液Ⅰ是偏鋁酸鈉溶液，碳酸的酸性強(qiáng)于Al(OH)3，所以CO2能與NaAlO2溶液反應(yīng)生成白色沉淀Al(OH)3 ，若CO2過(guò)量，生成NaHCO3，所以濾液II中主要的溶質(zhì)是NaHCO3 ；因?yàn)镹aHCO3在堿性環(huán)境中的反應(yīng)，可以使用生石灰將NaHCO3轉(zhuǎn)化為CaCO3 和NaOH，答案選a。

② 根據(jù)題意，引入Al(OH)3晶種能夠產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，其優(yōu)點(diǎn)是濾液II可直接循環(huán)使用。