Question

16．工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝做冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

（可供选择的试剂：稀盐酸、NaOH溶液、稀氨水，CO₂等）
请写出你所设计的方案中以下各步反应涉及的化学方程式．
①Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O
②AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl、FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl
④2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．

Answer 1

分析 用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝做冶炼铝，氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱．只Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸，由流程可知，
若①为盐酸时，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液．试剂③为二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，加热分解得氧化铝；
若①为氢氧化钠时，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁．②为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入②得到滤液．试剂③为氨水，将铝离子转化为氢氧化铝沉淀，加热分解得氧化铝，以此来解答．

解答 解：用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝做冶炼铝，氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱．只Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸，由流程可知，
若①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液．试剂③为二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝．
①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，
氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O．
②氯化铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠与氯化钠，反应方程式为AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl，
氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁和氯化钠，反应方程式为 FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl．
③四羟基合铝酸钠溶液与二氧化碳反应，生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应方程式为Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
④氢氧化铝加热分解生成氧化铝和水，反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O；AlCl₃+4NaOH═Na[Al（OH）₄]+3NaCl、FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（或若①为氢氧化钠溶液，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁．②为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入②得到滤液．试剂③为氨水，将铝离子转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝．
①Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②Na[Al（OH）₄]+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；
③AlCl₃+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄Cl；
④2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；Na[Al（OH）₄]+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．）

点评 本题考查混合物的分离提纯，为高频考点，把握氧化铝的性质、流程中的反应及混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．