Question

4．鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中．工業上綜合利用鋁土礦的部分工藝流程如圖1．

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性．該過程中涉及某氧化還原反應如下，請完成：
□Fe²⁺+□ClO^-+5H₂O=□Fe（OH）₃↓+□C1^-+4H⁺．
（2）檢驗濾液B中是否還含有Fe²⁺的方法為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素．
（3）將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，選用的最好試劑為c（填代號）．
a．氫氧化鈉溶液     b．硫酸溶液     c．氨水     d．二氧化碳
（4）由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾（填操作名稱）、洗滌．
（5）濾渣的主要成分是SiO₂（填化學式），其與NaOH固體焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置（2）為B（填代號），該反應的化學方程式是SiO₂+2NaOH $\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O．

Answer 1

分析 圖示工藝流程為：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入稀鹽酸，得到濾渣為二氧化硫，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子和氯離子；加入漂白液后亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；濾液B為氯化鋁溶液；二氧化硫與氫氧化鈉在鐵坩堝中焙燒生成硅酸鈉，
（1）依據流程分析，濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；依據氧化還原反應電子守恒和原子守恒配平計算寫出；
（2）檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，先檢驗是否含鐵離子，再檢驗是否含亞鐵離子；
（3）濾液B中鋁元素為氯化鋁，依據氫氧化鋁溶液強酸強堿，不溶于弱酸弱堿選擇；
（4）加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發濃縮冷卻結晶，過濾洗滌；
（5）濾渣成分為二氧化硅，二氧化硅和氫氧化鈉固體熔融反應生成硅酸鈉和水
A、蒸發皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應；
B、鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉；
C、玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應；
D、燒杯中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應，且燒杯不能用于固體高溫加熱．

解答 解：（1）濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；亞鐵離子被氧化為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀，次氯酸根離子被還原為氯離子；反應的兩種方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+C1^-+4H⁺；
故答案為：2Fe²⁺+1ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+1C1^-+4H⁺；
（2）濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素；
故答案為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素；
（3）濾液中含有的是氯化鋁溶液，將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出；
a、氫氧化鈉溶液可以沉淀鋁離子但過了會溶解氫氧化鋁，故a不是最好；
b．硫酸溶液不能沉淀鋁離子，故b不符合；
c．氨水是弱堿不能溶解氫氧化鋁，過量的氨水和鋁離子形成氫氧化鋁沉淀過濾得到氫氧化鋁固體，故c符合；
d．二氧化碳和氯化鋁不反應不能生成氫氧化鋁沉淀，故d不符合；
故答案為：c；
（4）加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發濃縮冷卻結晶，過濾，洗滌；
故答案為：過濾；
（5）濾渣的主要成分是 SiO₂，其與NaOH固體焙燒制備硅酸鈉，
A、蒸發皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應，故A不符合；
B、鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，故B符合；
C、玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應，故C不符合；
D、燒杯不能用于固體高溫加熱，故D不符合，
二氧化硅和氫氧化鈉熔融反應選擇B鐵坩堝熔融反應，反應的化學方程式為：SiO₂+2NaOH$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O，
故答案為：SiO₂；B； SiO₂+2NaOH$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O．

點評 本題考查了鐵、鋁性質的綜合應用和氧化鋁提純制備流程分析應用，注意蒸干灼燒熔融氫氧化鈉的儀器選擇，題目難度中等．