Question

12．工業上用鋁土礦（成分為氧化鋁、氧化鐵）制取鋁的流程如圖：
請回答下列問題：
（1）操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
（2）寫出濾液A中一種溶質與過量NaOH溶液反應進入濾液B中的離子方程式Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）若步驟①中沒有過濾操作而直接進入步驟②，對后面操作將產生的影響是步驟①不溶物SiO₂在步驟②中被NaOH溶解，最后得到的Al₂O₃中含有SiO₂．
（4）寫出由溶液B生成Al（OH）₃的離子方程式：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（5）工藝流程中涉及氧化還原反應的化學方程式為2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;冰晶石\;}}{電解}$4Al+3O₂↑．
（6）生產過程中，除NaOH、H₂O可以循環使用外，還可以循環使用的物質有CaO和CO₂（填化學式）．
用此法制取鋁的副產品是Fe₂O₃和O₂（填化學式）．

Answer 1

分析 鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入過量鹽酸溶液，發生反應Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，氧化鐵溶于鹽酸溶液，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，發生反應然后過濾，得到溶液A而我AlCl₃、FeCl₃，加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾得到溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C為Fe（OH）₃，向溶液B中通入CO₂，發生反應2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后過濾得到沉淀Al（OH）₃和Na₂CO₃溶液，向溶液中加入CaO，發生反應Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓，然后Ⅲ為過濾，過濾得到沉淀CaCO3和濾液E為NaOH，將NaOH循環利用；將Al（OH）₃加熱得到Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al．
（1）操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是過濾，以此判斷使用儀器；
（2）濾液A中一種溶質AlCl₃與過量NaOH溶液反應進入濾液B中生成偏鋁酸鈉；
（3）不溶物SiO₂能被NaOH溶解；
（4）溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，溶液中通入CO₂生成Al（OH）₃沉淀和Na₂CO₃；
（5）只有電解熔融Al₂O₃的反應屬于氧化還原反應；
（6）生成的CaCO₃受熱分解得到CaO、CO₂，可見CaO、CO₂可循環使用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和電解熔融Al₂O₃得到的O₂為副產品．

解答 解：（1）操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是過濾，過濾需要燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：燒杯、普通漏斗、玻璃棒；
（2）濾液A中一種溶質AlCl₃與過量NaOH溶液反應進入濾液B中生成偏鋁酸鈉，其離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）步驟①不溶物SiO₂在步驟②中被NaOH溶解，最后得到的Al₂O₃中含有SiO₂導致氧化鋁不純，
故答案為：步驟①不溶物SiO₂在步驟②中被NaOH溶解，最后得到的Al₂O₃中含有SiO₂；
（4）溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，向溶液B中通入CO₂，發生反應2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，由溶液B生成Al（OH）₃的離子方程式2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（5）只有電解熔融Al₂O₃的反應屬于氧化還原反應，反應的方程式為2Al₂O₃（熔融） $\frac{\underline{\;冰晶石\;}}{通電}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;冰晶石\;}}{通電}$4Al+3O₂↑；
（6）生成的CaCO₃受熱分解得到CaO、CO₂，可見CaO、CO₂可循環使用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和電解熔融Al₂O₃得到的O₂為副產品，
故答案為：CaO和CO₂；Fe₂O₃和O₂．

點評 本題考查物質分離和提純，側重考查學生分析及知識運用能力，明確物質性質及基本操作方法、反應原理即可解答，知道常見元素化合物知識及常見離子檢驗方法，題目難度中等．