Question

Ⅰ．工業上用電解熔融氧化鋁的方法來制取金屬鋁．純凈氧化鋁的熔點很高（約2045℃），在實際生產中，通過加入助熔劑冰晶石（Na₃AlF₆）在1000℃左右就可以得到熔融體．
圖1是電解槽的示意圖．

（1）寫出電解時陰扳的電極反應式    ．
（2）電解過程中生成的氧氣全部與石墨電極反應生成C0和C0₂氣體．因此，需要不斷補充石墨電極．工業生產中，每生產9t鋁陽極損失5.4t石墨．生成的二氧化碳的物質的量為   
Ⅱ．工業上用鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，還含有Fe₂₃、Si0₂）提取氧化鋁做冶煉鋁的原料．其中一種提取的搡作過程如（圖2）：
請回答下列問題：
（1）請寫出甲溶液中通入足量二氧化碳生成氫氧化鋁的離子方程式    ．
（2）沉淀乙是Fe₂₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置鹽酸，寫出反應的離子方程式    ，充分反應后過濾，將濾液加熱蒸干灼燒，最后可得到紅褐色固體，用簡要的文字和化學方程式說明這一變化過程    ．
（3）上述提取氧化鋁的方法叫堿溶法．工業生產中還有一種酸溶法．
第一步：向鋁土礦中加鹽酸，然后過濾；第二步：處理得到的濾液．請你思考第二步操作中使用的化學試劑是    ．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）由電解裝置可知，陰極上鋁離子得到電子；
（2）生產9t鋁陽極，轉移電子為=10⁶，5.4t石墨的物質的量為，石墨電極反應生成C0和C0₂氣體，結合電子守恒計算；
Ⅱ．（1）甲中含偏鋁酸根離子，通入足量二氧化碳生成氫氧化鋁；
（2）沉淀乙是Fe₂₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置鹽酸，只有Fe₂₃與酸反應，Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，鐵離子水解生成氫氧化鐵，加熱促進水解，最后灼燒氫氧化鐵分解生成氧化鐵；
（3）提取氧化鋁，加鹽酸氧化鋁、氧化鐵與酸反應，則處理廢液的目的是將鋁離子、鐵離子分離，應選擇強堿．
解答：解：Ⅰ．（1）由電解裝置可知，陰極上鋁離子得到電子，電極反應為Al³⁺+3e^-=Al，故答案為：Al³⁺+3e^-=Al；
（2）生產9t鋁陽極，轉移電子為=10⁶，5.4t石墨的物質的量為，石墨電極反應生成C0和C0₂氣體，設生成二氧化碳為x，由電子守恒可知，
x×（4-0）+（-x）×（2-0）=10⁶，解得x=5×10⁴，故答案為：5×10⁴；
Ⅱ．（1）甲中含偏鋁酸根離子，通入足量二氧化碳生成氫氧化鋁，離子反應為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（2）沉淀乙是Fe₂₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置鹽酸，發生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，鐵離子水解，FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加熱促進水解，且鹽酸易揮發，化學平衡正向移動，生成氫氧化鐵，最后灼燒氫氧化鐵分解生成氧化鐵，2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加熱促進水解，且鹽酸易揮發，化學平衡正向移動，生成氫氧化鐵，最后灼燒氫氧化鐵分解生成氧化鐵，2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；
（3）提取氧化鋁，加鹽酸氧化鋁、氧化鐵與酸反應，則處理廢液的目的是將鋁離子、鐵離子分離，應選擇強堿，所以步驟二中的化學試劑為NaOH溶液或強堿溶液，
故答案為：NaOH溶液或強堿溶液．
點評：本題考查電解原理及混合物的分離，明確流程中發生的反應及電解原理即可解答，（2）為解答的難點，注意電子守恒的應用，題目難度中等．