Question

【题目】铝是一种重要金属，从铝土矿（主要成分为Al2O3 ， Fe2O3、SiO2等）中冶炼Al的工业生产流程如下图：

（1）溶液A中含的阳离子主要有 ．
（2）写出步骤II生成溶液C 的离子方程式 ，
步骤I、II、III都要用到的分离方法是 ．
（3）生产过程中，除CaO可以循环使用外，还可以循环使用的物质有（填化学式）．
（4）生产中曾用铝与氧化铁的混合物形成铝热剂发生铝热反应焊接钢轨（提示：反应中能生成铁单质），则铝与氧化铁在高温下发生反应的化学方程式为：
.
（5）经分析，a吨铝土矿可以冶炼出b吨的铝（假设各生产环节中无损耗），则原铝土矿中Al2O3的纯度（质量分数）（用含a、b的最简式表示）．

Answer 1

【答案】
（1）Al3+、Fe3+、H+
（2）Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；过滤
（3）CO2、NaOH
（4）2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
（5） ×100%
【解析】解：由工艺流程可知，铝土矿（主要成分为Al2O3 ， Fe2O3、SiO2等），铝土矿与过量的盐酸反应得沉淀B和溶液A，则固体B为SiO2 ， 过滤得滤液A含有氯化铝、氯化铁、盐酸等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀D为氢氧化铁，过滤得滤液C含有偏铝酸钠、氯化钠，所以向滤液C中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与溶液E为碳酸氢钠或碳酸钠溶液，过滤后向E溶液中加入氧化钙得沉淀G为碳酸钙，同时得到氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可以循环利用，碳酸钙煅烧分解得氧化钙和二氧化碳都可以循环利用，Al（OH）3灼烧得氧化铝，电解熔融的氧化铝可得铝。
（1.）由上述分析可知溶液A中含的阳离子主要有 Al3+、Fe3+、H+ ，
所以答案是：Al3+、Fe3+、H+；
（2.）步骤II过量的氢氧化钠与氯化铝反应生成偏铝酸钠，反应的离子方程式为Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O，根据上面的分析可知，步骤I、Ⅱ、Ⅲ都要用到的分离方法是 过滤，所以答案是：Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；过滤；
（3.）生产过程中，除CaO可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CO2、NaOH，所以答案是：CO2、NaOH；
（4.）铝与氧化铁发生反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe，所以答案是：2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe；
（5.）a吨铝土矿可以冶炼出b吨的铝，则由铝元素守恒可知，需要纯氧化铝的质量为 b吨，所以原铝土矿中Al2O3的纯度为 ×100%= ×100%，所以答案是： ×100%．