Question

18．工业上用铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃、SiO₂）提取冶炼铝的原料氧化铝．工艺流程如图：
（1）原料A为盐酸，步骤①反应的离子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（2）滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式是NaOH，步骤②反应的离子方程式是：H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）步骤③的化学方程式是：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

Answer 1

分析 原料A为盐酸，SiO₂和盐酸不反应，氧化铝、氧化铁与盐酸反应，步骤①分离不溶固体与液体，为过滤操作，得到滤渣为SiO₂，滤液1含有AlCl₃、FeCl₃及剩余的HCl，加入试剂B得到沉淀与滤液2，步骤②为过滤，步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO₂^-，步骤②应加入氢氧化钠，将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，将Al³⁺转化为AlO₂^-，氢氧化铝加入分解得到氧化铝．

解答 解：原料A为盐酸，SiO₂和盐酸不反应，氧化铝、氧化铁与盐酸反应，步骤①分离不溶固体与液体，为过滤操作，得到滤渣为SiO₂，滤液1含有AlCl₃、FeCl₃及剩余的HCl，加入试剂B得到沉淀与滤液2，步骤②为过滤，步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO₂^-，步骤②应加入氢氧化钠，将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，将Al³⁺转化为AlO₂^-，氢氧化铝加入分解得到氧化铝．
（1）步骤①加入盐酸，氧化铝与盐酸反应生成氯化铝与水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应的离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）由上述分析可知，原料B的化学式是NaOH，步骤①加入过量盐酸，滤液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO₂^-，反应离子方程为：H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
故答案为：NaOH； H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）滤液②含有AlO₂^-，步骤③通入二氧化碳，与AlO₂^-反应生成的沉淀为氢氧化铝，反应进行方程式为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

点评 本题以框图题形式考查化学工艺流程、物质的分离提纯、铝的化合物的性质，难度中等，是对知识迁移的综合运用．