Question

工業上以鋁土礦（主要成分是A1₂O₃，含雜質Fe₂O₃和SiO₂）為原料生產鋁，其生產流程如下：

請回答：
（1）工業上Al₂O₃ 冶煉Al所采用的方法是

電解熔融的Al₂O₃

，化學方程式

2Al₂O₃（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑

（2）加入試劑甲后發生反應的離子方程式有兩個，一是

SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O

，二是

Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O

．
（3）在溶液B中加入過量鹽酸溶液的目的是

除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子

．
（4）加入試劑乙后發生反應的離子方程式

Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺

．
（5）鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為

2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑

．

Answer 1

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，該工藝流程原理為：鋁土礦加入氫氧化鈉，濾液C中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，A沉淀為氧化鐵，B溶液中加過量鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子，進入濾液C，沉淀D為硅酸，試劑乙為氨水，將鋁離子轉化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，
（1）工業上利用電解熔融的Al₂O₃ 生成Al與氧氣，以此冶煉金屬Al，注意需要加入冰晶石，降低Al₂O₃ 的熔點；
（2）二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉與水，氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與水；
（3）由工藝流程可知，B溶液中加過量鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子，進入濾液；
（4）氨水與鋁離子反應生成氫氧化鋁沉淀；
（5）鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣．

解答：解：SiO₂和鹽酸不反應，Fe₂O₃和氫氧化鈉不反應而氧化鋁能反應，該工藝流程原理為：鋁土礦加入氫氧化鈉，濾液C中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，A沉淀為氧化鐵，B溶液中加過量鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子，進入濾液C，沉淀D為硅酸，試劑乙為氨水，將鋁離子轉化為氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，
（1）工業上利用電解熔融的Al₂O₃ 生成Al與氧氣，以此冶煉金屬Al，反應方程式為2Al₂O₃（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑，
故答案為：電解熔融的Al₂O₃，2Al₂O₃（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（2）二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉與水，反應離子方程式為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與水，反應離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（3）由工藝流程可知，B溶液中加過量鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子，進入濾液；
故答案為：除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉化為鋁離子；
（4）氨水與鋁離子反應生成氫氧化鋁沉淀，反應離子方程式為：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（5）鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑．

點評：本題以框圖題形式考查鋁、硅、鐵的化合物的性質、常用化學用語的書寫等，難度中等，清楚工藝流程原理是解題的關鍵，是對知識遷移的綜合運用．