Question

20．從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取氧化鋁的兩種工藝流程如圖所示：
已知2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH，請回答下列問題：
（1）流程甲加入鹽酸后生成Al³⁺的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）流程乙加入燒堿后Al₂O₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料，
流程甲：向鋁土礦中加入過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反應(yīng)，所以固體A為SiO₂，濾液中溶質(zhì)為FeCl₃、AlCl₃、HCl，向?yàn)V液B中加入過量NaOH，發(fā)生的反應(yīng)為FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，濾液D中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E為Al（OH）₃，濾液F中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀E發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向鋁土礦中加入過量燒堿溶液，發(fā)生的反應(yīng)為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鐵不反應(yīng)，所以固體X為Fe₂O₃，濾液Y中成分為NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入過量二氧化碳時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z為Al（OH）₃、H₂SiO₃，濾液K中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀Z得到氧化鋁．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料，
流程甲：向鋁土礦中加入過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反應(yīng)，所以固體A為SiO₂，濾液中溶質(zhì)為FeCl₃、AlCl₃、HCl，向?yàn)V液B中加入過量NaOH，發(fā)生的反應(yīng)為FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，濾液D中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E為Al（OH）₃，濾液F中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀E發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向鋁土礦中加入過量燒堿溶液，發(fā)生的反應(yīng)為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鐵不反應(yīng)，所以固體X為Fe₂O₃，濾液Y中成分為NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入過量二氧化碳時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z為Al（OH）₃、H₂SiO₃，濾液K中溶質(zhì)為NaHCO₃，灼燒沉淀Z得到氧化鋁，
（1）流程甲加入鹽酸后生成Al³⁺的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）流程乙加入燒堿后Al₂O₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-，故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是正確書寫離子方程式、各濾液成分的判斷，題目難度中等．