Question

工業(yè)上從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)）中提取鋁可采用如下工藝流程：

請回答下列問題：
（1）圖中涉及分離溶液與沉淀的實驗方法是

 

（填操作名稱）．
（2）步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液應該是

 

（填“少量”或“過量”）．沉淀B的成分是

 

（填化學式，下同）；溶液D中含鋁元素的溶質(zhì)的是

 

．
（3）①步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液生成沉淀C的離子方程式：

 

；
②溶液D中通入

 

CO₂生成沉淀F的離子方程式為：

 

．
（4）請寫出上述流程中涉及的氧化還原反應的化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,鐵的氧化物和氫氧化物,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）過濾是用來分離不溶性固體和液體混合物的方法；
（2）鋁土礦可以看作Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，鋁土礦加過量鹽酸溶解后，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，而SiO₂和HCl不反應，不能溶解，沉淀B為SiO₂；溶液A中應該含有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液是為了將鋁分開，故加的是過量；沉淀C為加入燒堿后的沉淀，所以沉淀為氫氧化物，F(xiàn)e（OH）₃，溶液D中含鋁元素的溶質(zhì)的是AlO₂^-；
（3）溶液A中含有鐵離子和鋁離子、氫離子，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，溶液D中通入過量CO₂生成沉淀F，為偏鋁酸根離子和二氧化碳能發(fā)生反應生成氫氧化鋁沉淀；
（4）根據(jù)反應前后的化合價是否變化進行解答．

解答： 解：（1）分離不溶于水的固體和液體，可用過濾的方法，故答案為：過濾；
（2）鋁土礦加過量鹽酸溶解，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，反應方程式分別為：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應，所以沉淀B為不溶物SiO₂；
濾液A中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步驟（Ⅱ）中加入的燒堿溶液是為了將鋁分開，故加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，
所以沉淀C的成分是氫氧化鐵；溶液D中含鋁元素的溶質(zhì)的是AlO₂^-
故答案為：過量；SiO₂；AlO₂^-；
（3）溶液A中含有鐵離子和鋁離子、氫離子，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，溶液D中通入過量CO₂生成沉淀F，為偏鋁酸根離子和二氧化碳能發(fā)生反應生成氫氧化鋁沉淀；
故答案：①Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；②過量；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）根據(jù)流程圖，反應前后的化合價變化的只有最后一步，反應為：2Al₂O₃

通電  .

4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃

通電  .

4Al+3O₂↑．

點評：本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時不僅清楚提取的操作過程原理，而且需熟知物質(zhì)間的反應，能熟練對知識遷移進行綜合運用是解答的關鍵，題目難度中等．