Question

14．铝硅合金材料性能优良．铝土矿（含 30% SiO₂、40.8% Al₂O₃和少量Fe₂O₃等）干法制取该合金的工艺如图1：
（1）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性．原因是铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀．
（2）焙烧除铁反应时 Fe₂O₃ 转化为NH₄Fe（SO₄）₂，Al₂O₃少部分发生类似反应．写出 Fe₂O₃发生反应的方程式：4（NH₄）₂SO₄+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+3H₂O+6NH₃↑． 氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图2，最适宜焙烧温度为300℃．
（3）若操作①中所得溶液中加入过量NaOH 溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）用焦炭还原SiO₂、Al₂O₃会产生SiC等中间体．写出中间体 SiC 再与Al₂O₃反应生成铝、硅单质的化学方程式并表出电子转移的方向和数目：．
（5）已知25℃时K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-33，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38．向 FeCl₃和 AlCl₃的混合溶液中逐滴加入NaOH 溶液，生成 Al（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀，当两种沉淀共存时，上层溶液中 c（Al³⁺）：c（Fe³⁺）=2.5×10⁴．

Answer 1

分析 铝土矿（含30% SiO₂、40.8% Al₂O₃和少量Fe₂O₃等）加硫酸铵焙烧，Fe₂O₃转化为NH₄Fe（SO₄）₂同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO₂和Al₂O₃，用焦炭在高温条件下还原SiO₂、Al₂O₃得到硅铝熔体，在加纯铝搅拌，得到硅铝合金；
（1）Al、Fe形成原电池，活泼性强的做负极；
（2）焙烧除铁反应时 Fe₂O₃ 转化为NH₄Fe（SO₄）₂，所以 Fe₂O₃发生反应的方程式：4（NH₄）₂SO₄+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+3H₂O+6NH₃↑；焙烧时尽可能是氧化铁反应，而氧化铝不反应，由图可知在300℃时，氧化铁转化为硫酸盐的百分率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的百分率最低，所以最适宜焙烧温度为300℃；（3）溶液中含有铝离子与氢氧根离子生成偏铝酸根离子；
（4）在高温条件下，SiC与Al₂O₃反应生成Al和CO；
（5）因为K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-33，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，所以向Fe（NO₃）₃和Al（NO₃）₃的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，首先铁离子先沉淀，铁离子全部沉淀后，铝离子开始沉淀，再滴加氢氧化钠氢氧化铝溶解，根据此分析解答．

解答 解：（1）Al、Fe形成原电池，Al活泼性比Fe强的做负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀；
故答案为：铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀；
（2）焙烧除铁反应时 Fe₂O₃ 转化为NH₄Fe（SO₄）₂，所以 Fe₂O₃发生反应的方程式：4（NH₄）₂SO₄+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+3H₂O+6NH₃↑；焙烧时尽可能是氧化铁反应，而氧化铝不反应，由图可知在300℃时，氧化铁转化为硫酸盐的百分率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的百分率最低，所以最适宜焙烧温度为300℃；
故答案为：4（NH₄）₂SO₄+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+3H₂O+6NH₃↑；300℃；
（3）溶液中含有铝离子与氢氧根离子生成偏铝酸根离子，其反应的离子方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）在高温条件下，SiC与Al₂O₃反应生成Al和CO，其反应的方程式为：故答案为：；
（5）当两种沉淀共存时，由于Ksp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-），Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-），所以c（Al³⁺）：c（Fe³⁺）=Ksp[Al（OH）₃]：Ksp[Fe（OH）₃]=2.5×10⁴，故答案为：2.5×10⁴．

点评 本题考查了物质分离和提纯基本操作，注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键，注重信息与所学知识的结合分析解决问题，侧重知识迁移应用能力的考查，题目难度中等．