Question

工業(yè)上用鋁土礦（含氧化鋁、氧化鐵）制取鋁的過程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）沉淀C的化學(xué)式為

 

，C與金屬Al可以在高溫下發(fā)生一反應(yīng)可用于焊接鐵軌．則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是

 

（填操作名稱），實(shí)驗(yàn)室要洗滌Al（OH）₃沉淀，洗滌方法是

 

．
（3）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

 

（填化學(xué)式）．用此法制取鋁的副產(chǎn)品是

 

（填化學(xué)式）．
（4）金屬鋁的生產(chǎn)是以Al₂O₃為原料，在熔融狀態(tài)下進(jìn)行電解：2Al₂O₃

750-970℃      .

通電，Na3AlF6

4Al+3O₂↑，電解熔融的氧化鋁，若得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L O₂，則同時(shí)生成

 

g鋁．下列有關(guān)此工藝的說法合理的是

 

A．冰品石（Na₃AlF₆）的作用是降低Al₂O₃的熔化溫度
B．電解生成的金屬鋁是在熔融液的上層
C．電解過程中的電極材料可以為金屬材料
D．鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收后制成氧化鋁比較合理
（5）若鋁土礦中還含有二氧化硅，此生產(chǎn)過程中得到的氧化鋁將混有雜質(zhì)：

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：根據(jù)流程圖，氧化鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)得到偏鋁酸鈉，氧化鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，所以B是偏鋁酸鈉溶液，C是氧化鐵，實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離的方法是過濾，氫氧化鋁受熱分解得到氧化鋁和水，電解氧化鋁得到的是金屬鋁和氧氣，
（1）氧化鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)得到偏鋁酸鈉，氧化鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，據(jù)此回答；
（2）實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離的方法是過濾，沉淀的洗滌方法：向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，使水自然流完，重復(fù)操作2～3次；
（3）據(jù)流程圖中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化得出循環(huán)使用的物質(zhì)；
（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算；
A、Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，加入冰晶石可以降低熔化溫度；
B、冰晶石（Na₃AlF₆）與氧化鋁熔融物密度比鋁的�。�
C、電解池中是金屬做陽極，將參與電極反應(yīng)；
D、根據(jù)氯元素的存在形式和性質(zhì)來判斷．
（5）根據(jù)二氧化硅的性質(zhì)進(jìn)行回答．

解答： 解：根據(jù)流程圖，氧化鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)得到偏鋁酸鈉，氧化鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，所以B是偏鋁酸鈉溶液，C是氧化鐵，實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離的方法是過濾，氫氧化鋁受熱分解得到氧化鋁和水，電解氧化鋁得到的是金屬鋁和氧氣，
（1）因Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，而Fe₂O₃不與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，因此過濾得到的沉淀C為Fe₂O₃，利用Fe₂O₃發(fā)生鋁熱反應(yīng)制取Fe，即2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe，故答案為：Fe₂O₃；2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe；
（2）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是除去不溶于液體的固體，即過濾，洗滌方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，使水自然流完，重復(fù)操作2～3次，
故答案為：過濾；向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，使水自然流完，重復(fù)操作2～3次；
（3）據(jù)流程圖可看出循環(huán)使用的物質(zhì)除NaOH、H₂O外，還有CaCO₃

高溫 .

.

CaO+CO₂↑，CaO與CO₂也可循環(huán)使用；制取Al同時(shí)得到Fe₂O₃和O₂，
故答案為：CaO和CO₂；Fe₂O₃和O₂；
（4）2Al₂O₃（熔融）

通電 .

.

4Al+3O₂↑，n（O₂）=0.5mol，則m（Al）=

4

3

×0.5mol×27g/mol=18g；
A、Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，熔化得需要較多能量，加入冰晶石可以降低熔化溫度，故A正確；
B、由于冰晶石（Na₃AlF₆）與氧化鋁熔融物密度比鋁的小，所以鋁在熔融液的下層，故B錯(cuò)誤；
C、電解過程中如果是金屬做陽極，將參與電極反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D、電解產(chǎn)生的鋁要盡量以單質(zhì)形式存在，所以將回收鋁做成鋁錠最好，故D錯(cuò)誤．
故答案為：18；A；
（5）鋁土礦中含有二氧化硅，可以和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉溶液，向其中通二氧化碳可以得到硅酸沉淀，硅酸受熱分解得到二氧化硅，所以生產(chǎn)過程中得到的氧化鋁將混有雜質(zhì)二氧化硅，故答案為：SiO₂．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道物質(zhì)的制備的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生物質(zhì)的性質(zhì)以及除雜等知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和梳理是解題的關(guān)鍵，難度中等．