Question

工業上用鋁土礦（主要成分是A1₂O₃，還有少量的Fe₂O₃，SiO₂）提取冶煉鋁的原料氧化鋁．工藝流程圖如圖：
（1）原料A的名稱是______，步驟①反應的離子方程式是______．
（2）濾液1中要加入稍過量原料B，原料B的化學式是______．步驟②反應的離子方程式是：______．
（3）步驟③的離子化學方程式是：______．
（4）步驟①②③的操作都是______（填操作名稱），要檢驗Al（OH） ₃沉淀是否完全的方法是______．
（5）如果省去步驟①，即溶解鋁土礦是從加入原料B開始，則會對氧化鋁的提取有什么影響？______．

Answer 1

解：由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液2含有AlO₂^-．步驟②應加入氫氧化鈉，所以濾液1中含有Al³⁺，步驟①應為加入鹽酸，除去SiO₂．
（1）由上述分析可知，步驟①加入鹽酸，除去SiO₂，所以原料A為鹽酸，
氧化鋁與酸反應離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，氧化鐵與鹽酸反應離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）步驟①加入過量鹽酸，濾液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，反應為 H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
故答案為：NaOH； H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）濾液2含有AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與AlO₂^-反應生成的沉淀為氫氧化鋁，
反應化學方程式為NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（4）由工藝流程可知步驟①②③的操作都是過濾．檢驗Al（OH） ₃沉淀是否完全，只要檢驗濾液3中是否含有AlO₂^-即可．取濾液3的上層清液，通入二氧化碳，若出現渾濁，則說明沉淀不完全；若不出現渾濁，則說明沉淀完全．
故答案為：過濾；取濾液3的上層清液，通入二氧化碳，若出現渾濁，則說明沉淀不完全；若不出現渾濁，則說明沉淀完全．
（5）若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，通入二氧化碳會生成硅酸沉淀，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質．
故答案為：若用NaOH溶液溶解鋁土礦，則有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸鈉，最后使加熱制得的Al₂O₃混有SiO₂雜質．
分析：SiO₂和鹽酸不反應，Fe₂O₃和氫氧化鈉不反應而氧化鋁能反應，向偏鋁酸鈉中通入過量的二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀．
由工藝流程可知步驟③通入的為二氧化碳，生成的沉淀為氫氧化鋁，所以濾液2含有AlO₂^-．步驟②應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，所以濾液1中含有Al³⁺，步驟①應為加入鹽酸，除去SiO₂．
點評：本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質，難度中等，清楚冶煉鋁工藝流程原理，是對知識遷移的綜合運用．