Question

9．工業上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁做冶煉鋁的原提取的操作過程如下：

（1）第一步在鋁土礦中加入鹽酸后的實驗基本操作是過濾，若在固體B中加入氫氧化鈉溶液會（填”會”或”不會”）發生反應，若會，則寫出反應的離子方程式SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（2）驗證濾液A中是否含Fe³⁺，可取少量濾液A并加入硫氰酸鉀（填試劑名稱），現象是溶液顯血紅色．
（3）在整個操作過程中否（填“是”或“否”）有氧化還原反應，寫出在濾液D中通入過量的CO₂可能發生的反應的化學方程式HCO₃^-+OH^-═H₂O+CO₃^2-、AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-．
（4）將沉淀C與稀鹽酸反應所得的物質E制成飽和溶液，滴入沸水中可得到以C為分散質的膠體．下列有關E溶液和該膠體的說法正確的是（填序號）d．
a．都呈紅褐色                   b．都具有丁達爾效應
c．分散質粒子直徑相等           d．都能透過濾紙
（5）當冶煉過程中有0.3mol 的電子發生轉移時，則參加反應的氧化鋁質量為多少？

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）加入過量鹽酸過濾得到氯化鋁、氯化鐵溶液，二氧化硅固體，濾液中加入過量的氫氧化鈉，氯化鋁反應生成偏鋁酸鈉溶液，氯化鐵反應生成氫氧化鐵沉淀，偏鋁酸鈉溶液通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液．
（1）分離固液用過濾；二氧化硅為酸性氧化物，能夠與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水；
（2）三價鐵離子遇到硫氰酸根離子顯血紅色；
（3）依據反應中是否有化合價變化判斷是否是氧化還原反應；偏鋁酸鈉與足量二氧化碳生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，與少量二氧化碳反應生成碳酸鈉和氫氧化鋁；
（4）依據氫氧化鐵膠體的性質解答；
（5）依據電解氧化鋁生成鋁的方程式結合轉移電子數計算參加反應氧化鋁的質量．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）加入過量鹽酸過濾得到氯化鋁、氯化鐵溶液，二氧化硅固體，濾液中加入過量的氫氧化鈉，氯化鋁反應生成偏鋁酸鈉溶液，氯化鐵反應生成氫氧化鐵沉淀，偏鋁酸鈉溶液通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液；
（1）第一步在鋁土礦中加入鹽酸后得到氯化鋁、氯化鐵溶液和二氧化硅固體，分離二者用過濾方法；二氧化硅為酸性氧化物，能夠與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，離子方程式：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：過濾；會；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）三價鐵離子遇到硫氰酸根離子顯血紅色，可以用硫氰酸鉀溶液檢驗三價鐵離子的存在；
故答案為：硫氰酸鉀溶液；溶液顯血紅色；
（3）鋁土礦（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）加入過量鹽酸過濾得到氯化鋁、氯化鐵溶液，二氧化硅固體，濾液中加入過量的氫氧化鈉，氯化鋁反應生成偏鋁酸鈉溶液，氯化鐵反應生成氫氧化鐵沉淀，偏鋁酸鈉溶液通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，該過程中發生的反應均為復分解反應，反應中沒有化合價的變化，不屬于氧化還原反應；偏鋁酸鈉溶液、氫氧化鈉混合溶液通入過量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水；偏鋁酸鈉溶液、氫氧化鈉混合溶液通入過量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；HCO₃^-+OH^-═H₂O+CO₃^2-；
故答案為：否；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；HCO₃^-+OH^-═H₂O+CO₃^2-；
（4）將沉淀氫氧化鐵與稀鹽酸反應所得的物質氯化鐵制成飽和溶液，滴入沸水中可得到以氫氧化鐵為分散質的膠體，
a．氯化鐵為黃色，故a錯誤；
b．膠體具有丁達爾效應，溶液不具有，故b錯誤；
c．溶液分散質粒度小于1nm，膠體介于1-100nm，故C錯誤；
d．溶液、膠體分散質粒度都小于濾紙孔徑，都能夠透過濾紙，故d正確；
故選：d；
（5）電解熔融氧化鋁的方法制取金屬鋁，發生2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
2molAl₂O₃～～4molAl～～12mol電子
   2                   12
   n                   0.3mol
解得：n=0.05mol  
氧化鋁的質量=0.05mol×102g/mol=5.1g；
答：參加反應的氧化鋁質量為5.1g．

點評 本題考查了鋁的制備工藝流程，涉及離子方程式的書寫、物質的分離、氧化還原反應的有關計算、離子的檢驗、膠體的性質等，題目綜合性強，難度較大．