Question

8．某探究小組在實驗室中用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，含有Fe₂O₃，SiO₂）提取氧化鋁，流程如圖，回答下列問題：

（1）畫出Al的原子結構示意圖．
（2）寫出反應①中主要成分發生反應的離子方程式：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（3）實驗室中，甲同學用如圖裝置 I制備CO₂氣體并通入濾液B中制備Al（OH）₃，實驗時結果沒有產生預期現象．乙同學分析以為：甲同學通入的CO₂氣體中含有HCl氣體是導致實驗失敗的原因，解決的方案是在裝置 I中①和②之間增加Ⅱ．則裝置Ⅱ中的試劑x應為飽和碳酸氫鈉溶液．

（4）工業上通常以鋁土礦提取得到的Al₂O₃為原料制備無水氯化鋁：2Al₂O₃+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑
該反應中的還原劑是C，制得22.4L（標準狀況）CO₂氣體，有4mol電子發生轉移．

Answer 1

分析 本題以鋁土礦為原料制備氧化鋁的工藝流程，涉及物質分離提純的基本操作和鋁及其化合物的性質；
（1）根據原子結構示意圖的畫法來解答；
（2）氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿．但Fe₂O₃溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸．①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；
（3）在實驗裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，根據NaHCO₃溶液能與HCl氣體反應，而不與二氧化碳反應分析；
（4）Cl₂有強氧化性，還原劑是有元素化合價降低的物質，根據碳元素化合價變化計算注意電子數目．

解答 解：（1）Al元素是第13號元素，核內由13個質子，核外有13個電子，Al元素的原子的最外層電子數是3，可以作出Al元素的原子結構示意圖，故答案為：；
（2）①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．①氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和水，反應方程式為Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，對應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O
氧化鐵與鹽酸反應生成氯化鐵與水，反應方程式為 Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，對應離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）在實驗裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，NaHCO₃溶液能與鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，在除去氯化氫的同時增加了二氧化碳的量，故答案為：飽和碳酸氫鈉；
（4）2Al₂O₃+6Cl₂+34AlCl₃+3CO₂↑反應中氯元素化合價由0價降低為-1價，氯氣是氧化劑，碳從0價變為+4價，是還原劑，若制得22.4L（標況下）CO₂氣體時，即1mol二氧化碳，轉移電子為1mol×4=4mol，
故答案為：C；4．

點評 本題考查用鋁土礦提取氧化鋁，理解工藝流程是解題的關鍵，平時注意分析問題、解決問題的能力的培養，題目難度中等．