Question

【题目】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下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中的金属阳离子有_______。

（2）焙烧除铁反应：4(NH4)2SO4 + Fe2O3 2NH4Fe(SO4)2 + 3H2O + 6NH3↑（Al2O3部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为______。指出气体Ⅰ的用途__________________（任写一种）。

（3）操作①包括：加水溶解、_______。若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____________________。

（4）用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3，任写一个高温下中间体又与Al2O3反应生成铝、硅单质的化学方程式______________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋、Al3＋ 300℃ 生产氮肥（或使用硫酸吸收氨气生成硫酸铵可在把流程中循环使用等） 过滤 Al3＋ + 4OH- == AlO2 - +2 H2O 或 Al3＋+ 4OH-= Al（OH）4-4 Al4C3 + Al2O3 ＝ 6Al+ 3CO↑（或 3SiC + Al2O3 ＝ 3Si + 2 Al +3 CO↑ )

【解析】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)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3+、Fe3+，另外还有剩余的H+，所以溶液中的金属阳离子有Al3+、Fe3+；故答案为：Al3+、Fe3+；

(2)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℃；气体Ⅰ为氨气，氨气可以用于制氮肥，也可以用硫酸吸收来备硫酸铵循环到焙烧过程中；故答案为：300℃；制氮肥、用硫酸吸收气体(氨气)循环到焙烧过程中；

(3)由流程分析可知，操作①包括：加水溶解、过滤；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：过滤；Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

(4)在高温条件下，Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO，其反应的方程式为：Al4C3+Al2O36Al+3CO↑或 3SiC + Al2O3 ＝ 3Si + 2 Al +3 CO↑；故答案为：Al4C3+Al2O36Al+3CO↑或 3SiC + Al2O3 ＝ 3Si + 2 Al +3 CO↑。