Question

3．工業上用鋁土礦（主要成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如圖所示：
（1）不溶物為SiO₂（寫化學式，下同），濾液甲中的溶質為FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）濾液甲中含鋁元素的溶質與過量NaOH溶液反應進入濾液乙，發生此反應的反應物的物質的量之比為1：4．若使用氨水能否達到上述目的否（填“能”或“否”）．
（3）若向濾液甲中加入碘化鉀溶液，相關的離子反應方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，從該溶液中獲得碘單質需要加入四氯化碳（填試劑名稱），振蕩、靜置，再經分液（填操作名稱），蒸餾后即得到碘單質．
（4）③步驟中通入二氧化碳是過量的，寫出此步發生的離子反應方程式：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若將鋁土礦用過量氫氧化鈉溶液溶解，過濾后向濾液中通入過量CO₂，再經過濾、加熱得到的物質是Al₂O₃、SiO₂．
（6）②步驟得到的沉淀為灰綠色，沉淀變為紅褐色需要較長時間，欲快速得到紅褐色沉淀，可以向此沉淀中加入過量的A（填字母）
A．過氧化鈉    B．氯水    C．稀硝酸     D．酸性高錳酸鉀溶液．

Answer 1

分析 鋁土礦加過量鹽酸溶解，Fe₃O₄、Al₂O₃和HCl反應溶解，反應方程式分別為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液甲中含有的陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子、亞鐵離子和氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵，最終生成氫氧化鐵，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀的成分是氫氧化鐵；濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，以此解答該題．

解答 解；鋁土礦加過量鹽酸溶解，Fe₃O₄、Al₂O₃和HCl反應溶解，反應方程式分別為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應，所以沉淀為不溶物SiO₂；濾液甲中含有的陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入過量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應生成水，鐵離子、亞鐵離子和氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵，最終生成氫氧化鐵，生成的氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀的成分是氫氧化鐵；濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氫氧化鋁沉淀加熱可以得到氧化鋁，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
（1）由以上分析可知不溶物為SiO₂，濾液甲中的溶質為FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl，故答案為：SiO₂；FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）濾液甲中含鋁元素的溶質與過量NaOH溶液反應進入濾液乙，反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，發生此反應的反應物的物質的量之比為1：4，氫氧化鋁與強堿反應，不溶于氨水，
故答案為：1：4；否；
（3）濾液甲含有Fe³⁺，具有氧化性，可與碘離子發生氧化還原反應，反應的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，從該溶液中獲得碘單質需要加入四氯化碳進行萃取，然后分液、蒸餾可得到碘，
故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；四氯化碳；分液；
（4）濾液乙中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過量的二氧化碳可以得到碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若將鋁土礦用過量氫氧化鈉溶液溶解，含有偏鋁酸鈉、硅酸鈉，過濾后向濾液中通入過量CO₂，可生成氫氧化鋁、硅酸沉淀，加熱分解生成Al₂O₃、SiO₂，
故答案為：Al₂O₃、SiO₂；
（6））②步驟得到的沉淀為灰綠色，沉淀變為紅褐色需要較長時間，欲快速得到紅褐色沉淀，應加入具有強氧化性和堿性的物質，只有過氧化鈉符合，
故答案為：A．

點評 本題以工藝流程題形式考查鋁的化合物的性質、物質的分離提純、以及化學用語書寫等，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，難度中等，清楚工藝流程原理是關鍵，是對知識遷移的綜合運用．