Question

經精選后的鋁土礦A（主要成份為Al₂O₃，含有一定量的Fe₂O₃、SiO₂雜質），可用A來制備電解鋁原料--氧化鋁，某課外小組同學模擬該過程，設計了如下方案：

請回答：
（1）A中Al₂O₃與過量氫氧化鈉溶液反應的化學方程式是

 

（2）操作I的名稱是

 

．
（3）下列說法中正確的是

 

（填選項）．
a 操作Ⅱ是灼燒    b．濾液3所含陽離子是Fe³⁺、Al³⁺
c．試劑b可用氫氧化鈉d．為保證轉化完全，所加試劑a和試劑b均應過量
（4）寫出濾液2、4混合后生成Al（OH）₃的離子方程式是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水；
（2）通過過濾得到濾液；
（3）氧化鋁具有兩性，既與氫氧化鈉反應，又與酸反應，氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，雜質中二氧化硅也和氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，通過操作1過濾除去不溶性物質氧化鐵，濾液1中主要含偏鋁酸鈉和硅酸鈉，及過量氫氧化鈉；加入試劑2，應是除去硅酸鈉，故應加入過量鹽酸，硅酸鈉生成硅酸過量除去，過濾后濾液2中有鋁離子；氧化鋁和試劑鹽酸反應生成氯化鋁和水，氧化鐵也和鹽酸反應生成氯化鐵和水，二氧化硅不反應，故過濾后濾液3中含鐵離子和鋁離子，加入試劑b目的是除去鐵離子，應加入過量氫氧化鈉，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子生成偏鋁酸鈉，過濾，濾液4中含偏鋁酸鈉和過量氫氧化鈉，濾液2和濾液4混合，即鋁離子和偏鋁酸根離子發生雙水解生成氫氧化鋁沉淀．
（4）鋁離子和偏鋁酸根離子發生雙水解生成氫氧化鋁沉淀．

解答： 解：（1）氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的化學方程式為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
故答案為：氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水；
（2）從流程看，經過操作1得到濾液，所以操作1為過濾，故答案為：過濾；
（3）a．氫氧化鋁變成氧化鋁需要高溫，故a正確；
b．氧化鋁和過量試劑鹽酸反應生成氯化鋁和水，氧化鐵也和鹽酸反應生成氯化鐵和水，二氧化硅不反應，故過濾后濾液3中含鐵離子和鋁離子及過量鹽酸中氫離子，故b錯誤；
c．過濾后濾液3中含鐵離子和鋁離子，加入試劑b目的是除去鐵離子，應加入過量氫氧化鈉，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子生成偏鋁酸鈉，故c正確；
d．根據除雜原則，除雜試劑需過量，故d正確；
故答案為：acd；
（4）濾液2中有鋁離子，濾液4中含偏鋁酸鈉，二者混合發生雙水解生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O=4 Al（OH）₃↓，
故答案為：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O=4 Al（OH）₃↓．

點評：本題以金屬鋁的化合物的相關性質為載體，綜合考查物質的分離和制備，側重于考查學生的實驗能力、分析能力和綜合運用化學知識的能力，為高考常見題型，考查角度廣，難度中等．