Question

6．電解鋁技術的出現與成熟讓鋁從皇家珍品變成汽車、輪船、航天航空制造、化工生產等行業的重要材料．工業上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，Fe₂O₃、SiO₂等）提取純Al₂O₃做冶煉鋁的原料，某研究性學習小組設計了如下提取流程圖

（1）固體Ⅱ的化學式為Fe₂O₃，該固體的顏色為紅棕色；
（2）在實際工業生產流程⑤中需加入冰晶石，目的是降低Al₂O₃的熔化溫度，減少能量消耗；
（3）寫出流程③的離子方程式AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）鋁粉與氧化鐵粉末在引燃條件下會發生劇烈的反應，請舉一例該反應的用途放出大量的熱．
（5）從鋁土礦中提取鋁的過程不涉及的化學反應類型是C；
A．復分解反應     B．氧化還原反應      C．置換反應      D．分解反應
（6）若向濾液Ⅰ中逐滴滴入NaOH溶液至過量，產生沉淀隨NaOH滴入關系正確的是D

Answer 1

分析 鋁土礦可以主要成分為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，鋁土礦加過量鹽酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，而SiO₂和HCl不反應，不能溶解，不溶物Ⅰ為SiO₂；濾液Ⅰ中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，過濾所得出的為Fe（OH）₃，濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過量二氧化碳氣體，得到Al（OH）₃沉淀，加熱分解生成Al₂O₃，電解可得到鋁；濾液Ⅲ含有碳酸氫根離子，加入氧化鈣可生成碳酸鈣和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉可循環使用，結合物質的性質以及題目要求可解答該題．

解答 解：鋁土礦可以主要成分為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，鋁土礦加過量鹽酸溶解后，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，而SiO₂和HCl不反應，不能溶解，不溶物Ⅰ為SiO₂；濾液Ⅰ中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，過濾所得出的為Fe（OH）₃，濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過量二氧化碳氣體，得到Al（OH）₃沉淀，加熱分解生成Al₂O₃，電解可得到鋁；濾液Ⅲ含有碳酸氫根離子，加入氧化鈣可生成碳酸鈣和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉可循環使用，
（1）濾液Ⅰ中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿生成Fe（OH）₃，加熱分解生成Fe₂O₃，顏色為紅棕色，故答案為：Fe₂O₃；紅棕色；
（2）在實際工業生產流程⑤中，氧化鋁熔點高，熔融氧化鋁需要消耗較多能量，需加入冰晶石，目的是降低Al₂O₃的熔化溫度，減少能量消耗；
故答案為：降低Al₂O₃的熔化溫度，減少能量消耗；
（3）濾液Ⅱ含有AlO₂^-、Cl^-、OH^-，通入過量二氧化碳氣體，得到Al（OH）₃沉淀，反應的離子方程式為AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）鋁熱反應放出大量的熱，常用于冶煉熔點高、難熔化的金屬的冶煉，鋁粉與氧化鐵粉末在引燃條件下常用來焊接鋼軌，主要是利用該反應放出大量的熱，
故答案為：放出大量的熱；
（5）反應①②③④為復分解反應，反應⑤為氧化還原反應，氫氧化鐵、氫氧化鋁生成氧化物的反應為分解反應，不涉及置換反應，故答案為：C；
（6）濾液Ⅰ中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，則符合的圖象為D，故答案為：D．

點評 本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，清楚冶煉鋁工藝流程原理，熟練掌握“鋁三角”的相關反應是解答的關鍵，題目難度中等．