Question

【題目】工業上的許多反應工藝來源于實驗室里的簡單操作，比如用鋁土礦(成分為氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過程如圖：

請回答下列問題：

（1）寫出鋁土礦中加入NaOH溶液的反應方程式___。

（2）沉淀C的化學式___，顏色為___，寫出它的一種用途___。

（3）操作I、操作II、操作III的名稱為___，這個過程用到的玻璃儀器有燒杯、___。

（4）整個生產過程中，除可以循環使用的物質有___(寫出3種，填化學式)，用此法制取鋁的副產品是___(寫出2種，填化學式)。

（5）氧化鋁熔點高，氯化鋁熔點低，工業上為什么不用熔點較低的氯化鋁而用熔點更高的氧化鋁為原料電解制鋁？___。

Answer 1

【答案】Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O Fe2O3 紅棕色 作顏料（或煉鐵） 過濾 漏斗、玻璃棒 NaOH、CaO、CO2 Fe2O3、O2 氯化鋁是共價化合物，在熔融狀態下以分子形式存在，不能導電，不能用于電解。氧化鋁是離子化合物，熔融時能夠電離而導電，因此電解鋁用氧化鋁而不用氯化鋁

【解析】

鋁土礦中含有氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入NaOH溶液，發生反應Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，氧化鐵不溶，然后過濾，得到溶液B為NaOH、NaAlO2混合溶液，沉淀C為Fe2O3；向溶液B中通入CO2，發生反應2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-、2OH-+CO2=CO32-+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↓，然后過濾，將NaOH循環利用；將Al(OH)3加熱得到Al2O3，電解熔融Al2O3得到Al，據此分析解答。

(1)根據上面的分析，鋁土礦中加入NaOH溶液，氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，反應的化學方程式為Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案為：Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；

(2)根據上述分析，沉淀C為Fe2O3，氧化鐵為紅棕色粉末，俗稱鐵紅，除了用于金屬冶煉以外，還可用作顔料，故答案為：Fe2O3；紅棕色、作顏料(或煉鐵)；

(3)實現固體和液體的分離采用過濾法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是過濾操作，過濾時需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，故答案為：過濾；漏斗、玻璃棒；

(4)煅燒碳酸鈣得到CaO和CO2，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸鈉轉化為碳酸鈣需要CaO，所以CaO和CO2能循環利用，溶液E中的氫氧化鈉也能循環利用；根據流程圖和上述分析，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：NaOH、CaO和CO2；Fe2O3和O2；

(5)氯化鋁是共價化合物，在熔融狀態下以分子形式存在，不能導電，不能用于電解。氧化鋁是離子化合物，熔融時能夠電離而導電，因此盡管氧化鋁熔點高，氯化鋁熔點低，工業上電解鋁時選用氧化鋁而不用氯化鋁，故答案為：氯化鋁是共價化合物，在熔融狀態下以分子形式存在，不能導電，不能用于電解。氧化鋁是離子化合物，熔融時能夠電離而導電，因此電解鋁用氧化鋁而不用氯化鋁。