Question

19．鋁是一種重要的金屬，在生產、生活中具有許多重要的用途，下圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：

已知：（1）鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質；
（2）溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學反應方程式為：
2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O=Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列問題：
（1）寫出向鋁土礦中加入足量氫氧化鈉溶液操作中發生反應的離子方程式：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（2）濾渣A的主要成分為Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；濾渣A的用途是作煉鐵的原料（或作生產硅酸鹽產品的原料）（只寫一種）；實驗室過濾時使用玻璃棒，其作用是引流．
（3）在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑的原因是：將NaAlO₂完全轉化為Al（OH）₃．
（4）若將鋁溶解，下列試劑中最好選用B（填編號）．
A．濃硫酸               B．稀硫酸                 C．稀硝酸．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，另外含有的少量SiO₂均能溶解于過量NaOH溶液，過濾除去其中不溶于NaOH的Fe₂O₃等雜質及生成的Na₂Al₂Si₂O₈，所得濾液為NaAlO₂及過量NaOH的溶液，通入過量CO₂可得到Al（OH）₃沉淀，過濾、洗滌再加熱分解可得到Al₂O₃，最后電解氧化鋁可得到鋁，
（1）氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應均生成鹽和水；
（2）只有氧化鐵與堿不反應，結合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈，氧化鐵用于冶煉鐵，過濾利用玻璃棒引流；
（3）第三步中，選用二氧化碳作酸化劑，可將Al元素全部轉化為沉淀；
（4）根據Al的化學性質及不生成有毒氣體來解答．

解答 解：（1）氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應均生成鹽和水，離子反應分別為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）只有氧化鐵與堿不反應，結合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈，則濾渣A的主要成分為Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈，氧化鐵用于冶煉鐵，過濾利用玻璃棒引流，
故答案為：Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；作煉鐵的原料（或作生產硅酸鹽產品的原料）；引流；
（3）經過足量氫氧化鈉溶液的溶解，大部分鋁元素均以NaAlO₂的形式存在于濾液中，通入過量二氧化碳可以將NaAlO₂完全轉化為Al（OH）₃，所以第三步中，選用二氧化碳作酸化劑的原因為將NaAlO₂完全轉化為Al（OH）₃，故答案為：將NaAlO₂完全轉化為Al（OH）₃；
（4）因鋁與濃硫酸在常溫下發生鈍化，加熱溶解會產生有毒氣體SO₂，原料利用率低；稀硝酸能溶解鋁但會產生NO氣體，污染空氣，硝酸利用率低；而鋁與稀硫酸反應速率較快，產生的H₂對空氣無污染，則選稀硫酸溶解Al最好，
故答案為：B．

點評 本題考查Al的化學性質，注意把握流程中發生的化學反應為解答的關鍵，注重信息與所學知識的結合分析解決問題，側重知識遷移應用能力的考查，題目難度中等．