Question

[化学--选修2：化学与技术]
工业上通常采用碱法从铝土矿制取Al₂O₃，如图为碱法制取Al₂O₃的工艺流程．已知铝土矿中含有的杂质主要是氧化铁、含硅化合物．

回答下列问题：
（1）操作I的名称是

 

；得到的H₂SiO₃沉淀经过处理可得到硅胶，写出硅胶的一种用途

 

．
（2）工业上将Al₂O₃投入熔融的冰晶石，通过电解制备金属铝，冰晶石的作用是

 

．铝电解槽的阳极材料为碳块，需要定期更换，说明原因

 

．
（3）工业上用NaOH溶液溶解铝上矿，是利用了Al₂O₃的

 

性．
（4）写出铝土矿中杂质与加入的氢氧化钠溶液反应的离子方程式

 

．
（5）往铝酸钠[NaAl（OH）₄]溶液中加入晶种Al（OH）₃，通过结晶析出氢氧化铝，写出析出氢氧化铝的离子方程式

 

．
（6）氢氧化铝在不同温度下分解产物不同，已知：
2Al（OH）₃

200℃-250℃  .

Al₂O₃?H₂O+2H₂O↑    Al₂O₃?H₂O

约500℃  .

Al₂O₃+H₂O↑
现有一定温度下加热氢氧化铝得到的固体产物，经测定其中氢元素含量为1.0%，判断固体产物的成分是

 

．

Answer 1

分析：（1）分离难溶性固体和溶液的方法是过滤；硅胶能作干燥剂；
（2）氧化铝熔点较高，加入冰晶石能降低氧化铝熔融的温度；碳被氧化生成二氧化碳；
（3）氧化铝能溶于强酸或强碱；
（4）铝土矿中二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水；
（5）Al（OH）₄^-分解生成氢氧化铝和氢氧根离子；
（6）根据Al₂O₃?H₂O中氢元素的质量分数和实际固体中氢元素质量分数确定固体成分．

解答：解：（1）分离硅酸沉淀和可溶性的盐应该采用过滤的方法，硅胶具有吸水性，能作干燥剂，
故答案为：过滤；干燥剂；
（2）氧化铝熔点较高，如果通过单纯电解氧化铝而冶炼铝，由于温度高导致对设备要求高且浪费资源，加热冰晶石后能降低氧化铝熔融温度，从而减少资源浪费，所以加入冰晶石的作用是助溶剂或降低氧化铝的熔点；
电解时，阳极上生成氧气，高温条件下，碳和氧气反应生成二氧化碳而消耗阳极材料，所以要不断补充阳极材料，故答案为：助溶剂或降低氧化铝的熔点；阳极产生的氧气与阳极材料碳反应生成二氧化碳，消耗了阳极材料；
（3）氧化铝能和稀盐酸反应生成氯化铝和水，和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，所以氧化铝具有两性，用氢氧化钠溶液溶解氧化铝是利用了氧化铝的两性，故答案为：两；
（4）二氧化硅属于酸性氧化物，能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，离子反应方程式为：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（5）Al（OH）₄^-分解生成氢氧化铝和氢氧根离子，离子反应方程式为：Al（OH）₄^-=Al（OH）₃↓+OH^-，
故答案为：Al（OH）₄^-=Al（OH）₃↓+OH^-；
（6）Al₂O₃?H₂O中氢元素的质量分数=

1×2

27×2+16×3+18

×100%=1.67%，加热后固体中氢元素的质量分数是1.0%，说明固体中含有Al₂O₃和Al₂O₃?H₂O，故答案为：Al₂O₃和Al₂O₃?H₂O．

点评：本题以铝及其化合物为载体考查了化学与技术，明确铝及其化合物的性质是解本题关键，再结合铝的活动性确定金属的冶炼方法，注意冶炼铝不能用冶炼氯化铝的方法冶炼，氯化铝为分子晶体，熔融状态不导电，为易错点．