Question

铝土矿的主要成分是Al₂O₃，含有杂质SiO₂、MgO．工业上从铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程：

已知：Na[Al（OH）₄]+CO₂（过量）═NaHCO₃+Al（OH）₃↓
请回答下列问题：
（1）图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是

 

（填操作名称）．
（2）沉淀B的成分是

 

（填化学式，下同）；沉淀C的成分是

 

；溶液D中大量存在的阴离子是

 

．
（3）沉淀F转化为物质M的化学方程式为

 

；溶液A与转化为溶液D的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：铝土矿的主要成分是Al₂O₃，含有杂质SiO₂、MgO，铝土矿和过量HCl混合，发生反应Al₂O₃+6HCl=2 AlCl₃+3H₂O、MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，SiO₂和HCl不反应，所以沉淀B是SiO₂，滤液A中成分是 AlCl₃、MgCl₂和HCl，向滤液A中加入过量NaOH溶液，发生反应AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，则滤液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C为Mg（OH）₂，向滤液D中通入过量二氧化碳，发生反应NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na[Al（OH）₄]+CO₂（过量）═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，沉淀F为Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加热沉淀F，氢氧化铝分解生成M为Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al．

解答： 解：铝土矿的主要成分是Al₂O₃，含有杂质SiO₂、MgO，铝土矿和过量HCl混合，发生反应Al₂O₃+6HCl=2 AlCl₃+3H₂O、MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，SiO₂和HCl不反应，所以沉淀B是SiO₂，滤液A中成分是 AlCl₃、MgCl₂和HCl，向滤液A中加入过量NaOH溶液，发生反应AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，则滤液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C为Mg（OH）₂，向滤液D中通入过量二氧化碳，发生反应NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na[Al（OH）₄]+CO₂（过量）═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，沉淀F为Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加热沉淀F，氢氧化铝分解生成M为Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al，
（1）分离难溶物和溶液采用过滤方法，所以图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是过滤，故答案为：过滤；
（2）通过以上分析知，沉淀B的成分是SiO₂，沉淀C的成分是Mg（OH）₂；溶液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，则大量存在的阴离子是Cl^-、OH^-、AlO₂^-，
故答案为：SiO₂；Mg（OH）₂；Cl^-、OH^-、AlO₂^-；
（3）F是氢氧化铝，加热氢氧化铝分解生成氧化铝和水，所以沉淀F转化为物质M的化学方程式为2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；溶液A与转化为溶液D的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、H⁺+OH^-=H₂O，
故答案为：2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、H⁺+OH^-=H₂O．

点评：本题考查混合物的分离和提纯，明确物质性质是解本题关键，知道哪些物质之间能发生化学反应，知道常见物质的分离和提纯方法，题目难度不大．