Question

工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝作冶炼铝的原料，常用①浓NaOH溶液；②CO₂；③盐酸作为分离过程使用的试剂．分离流程如下：（为使转化完全，各步所用试剂均为过量）

已知：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-
回答下列问题：
（1）试剂甲是（填编号，下同）：

 

；试剂乙是：

 

；试剂丙是：

 

．
（2）各步沉淀的化学式为：沉淀B是：

 

；沉淀C是：

 

；沉淀F是：

 

．
（3）滤液A与试剂乙发生反应的离子方程式为：（若有多个离子反应，要分别写出来）

 

．

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：氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱，而Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸，
若试剂甲为盐酸时，则滤液A中含有铝离子、铁离子，沉淀B为二氧化硅；试剂乙为NaOH溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，沉淀C为氢氧化铁，滤液D中含有偏铝酸根离子；试剂丙为二氧化碳，将偏铝酸根转化为沉淀F：氢氧化铝，氢氧化铝加热分解得氧化铝；
若试剂甲为氢氧化钠时，则滤液A中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，沉淀B为氧化铁；试剂乙为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，由于加入的试剂必须过量，则试剂丙必须为氨水，而题干中没有氨水，所以该方案不成立，
根据以上分析可知：试剂甲为③盐酸，试剂乙为①浓NaOH溶液，试剂丙为②CO₂，据此完成解答．

解答： 解：若试剂甲为甲为③盐酸，则滤液A中含有铝离子、铁离子，沉淀B为二氧化硅；试剂乙为①浓NaOH溶液，由于除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根离子，沉淀C为Fe（OH）₃，滤液D中含有偏铝酸根离子；试剂丙为二氧化碳，将偏铝酸根转化为沉淀F：Fe（OH）₃，Fe（OH）₃加热分解得氧化铝；
若试剂甲为NaOH时，则滤液A中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，沉淀B为氧化铁；试剂乙为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，由于加入的试剂丙必须过量，则试剂丙必须为氨水，而题干中没有氨水，所以该方案不成立，
（1）根据以上分析可知，试剂甲为③盐酸，试剂乙为①浓NaOH溶液，试剂丙为②CO₂，
故答案为：③；①；②；
（2）沉淀B为不溶于盐酸的SiO₂，沉淀C为氢氧化钠与铁离子反应生成的氢氧化铁沉淀，沉淀F为Al（OH）₃，
故答案为：SiO₂；Fe（OH）₃；Al（OH）₃；
（3）滤液A中含有过量的盐酸、铁离子和硫离子，加入过量氢氧化钠溶液后，发生反应的离子方程式有：OH^-+H⁺=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：OH^-+H⁺=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

点评：本题考查了物质分离、提纯方法及其综合应用，题目难度中等，前面分离、提纯的操作过程、反应原理为解答关键，试题侧重考查学生知识迁移能力，注意掌握铝及其化合物的性质及化学实验基本操作方法．