Question

1．工業(yè)上用鋁土礦（成分為氧化鋁、氧化鐵）制取鋁的過程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）水蒸氣的作用加熱加快反應(yīng)；
（2）沉淀C的化學(xué)式為Fe₂O₃，該物質(zhì)除了用于金屬冶煉以外，還可用作顏料（或煉鐵）；
（3）操作I、操作II、操作III都用到的玻璃儀器是有燒杯、漏斗、玻璃棒；
（4）實(shí)驗(yàn)室洗滌Al（OH）₃沉淀應(yīng)該如何操作用玻璃棒引流向過濾器中加水浸沒沉淀，濾去洗液后，反復(fù)2～3次即可；
（5）寫出制備過程中由溶液B生成Al（OH）₃的離子方程式CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（6）生產(chǎn)過程中，除NaOH、H₂O可以循環(huán)使用外，還可以循環(huán)使用的物質(zhì)有CaO和CO₂（填化學(xué)式）．用此法制取鋁的副產(chǎn)品是Fe₂O₃和O₂（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化鐵不溶于NaOH溶液，然后過濾，得到溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C為Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，發(fā)生反應(yīng)2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后過濾得到沉淀Al（OH）₃和Na₂CO₃溶液，向溶液中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓，然后過濾，將NaOH循環(huán)利用；將Al（OH）₃加熱得到Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al．
（1）溫度高反應(yīng)速率加快；
（2）根據(jù)氧化鋁能與氫氧化鈉反應(yīng)，氧化鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)解答；氧化鐵俗稱為鐵紅，可作顏料或煉鐵原料；
（3）固體和液體的分離用過濾的方法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是過濾操作，根據(jù)過濾的操作過程和儀器組裝來判斷用到什么儀器；
（4）洗滌Al（OH）₃沉淀應(yīng)往漏斗中加入少量的蒸餾水，浸沒沉淀，讓其自然濾出，反復(fù)幾次；
（5）碳酸酸性強(qiáng)于氫氧化鋁，二氧化碳和偏鋁酸根離子反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸根離子、或碳酸氫根離子；
（6）生成的CaCO₃受熱分解得到CaO、CO₂，可見CaO、CO₂可循環(huán)使用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和電解熔融Al₂O₃得到的O₂為副產(chǎn)品．

解答 解：（1）水蒸汽流作用下加入氫氧化鈉處理鋁土礦，能夠加快氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)，
故答案為：加熱加快反應(yīng)；   
（2）水蒸汽流作用下加入氫氧化鈉處理鋁土礦，氧化鋁能和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉的水溶液，三氧化二鐵不能與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，過濾，所得沉淀是不溶性的
Fe₂O₃，俗稱鐵紅，除了用于金屬冶煉以外，還可用作顔料，
故答案為：Fe₂O₃；顏料（或煉鐵）；
（3）實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是過濾操作，過濾時(shí)需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺(tái)、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（4）洗滌Al（OH）₃沉淀應(yīng)用玻璃棒引流向過濾器中加水浸沒Al（OH）₃沉淀，濾去洗液后，反復(fù)2～3次即可，
故答案為：用玻璃棒引流向過濾器中加水浸沒沉淀，濾去洗液后，反復(fù)2～3次即可；
（5）通入過量CO₂； 反應(yīng)的離子方程式CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，通入少量CO₂； 反應(yīng)的離子方程式為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃+CO₃^2-，
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃+CO₃^2-；
（6）煅燒碳酸鈣得到CaO和CO₂，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣需要CaO，所以CaO和CO₂能循環(huán)利用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和電解熔融Al₂O₃得到的O₂為副產(chǎn)品，
故答案為：CaO和CO₂；Fe₂O₃和O₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析及知識(shí)運(yùn)用能力，明確物質(zhì)性質(zhì)及基本操作方法、反應(yīng)原理即可解答，知道常見元素化合物知識(shí)及常見離子檢驗(yàn)方法，題目難度中等．