Question

铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：
已知：
（1）铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；
（2）溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列问题：
（1）写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后，该步操作中发生反应的离子方程式：

 

、

 

．
（2）滤渣A的主要成分为

 

；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是

 

．
（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂，写出通入过量的CO₂发生反应的离子方程式：

 

．
（4）若将铝用酸溶解，下列试剂中最好选用

 

（填编号）．
A．浓硫酸   　B．稀硫酸   　C．稀硝酸
（5）写出用NaOH溶液溶解铝的化学方程：

 

．

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，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质，加入足量的氢氧化钠，氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na₂Al₂Si₂O₈沉淀，过滤后得滤渣Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；滤液用二氧化碳酸化时，将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，反应的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；过滤得氢氧化铝沉淀，灼烧得氧化铝，电解氧化铝得单质铝．
（1）氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水；
（2）只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na₂Al₂Si₂O₈，过滤利用玻璃棒引流；
（3）第三步中，选用二氧化碳作酸化剂，可将Al元素全部转化为沉淀；
（4）根据Al的化学性质及不生成有毒气体来解答；
（5）铝和氢氧化钠的反应生成偏铝酸钠和氢气．

解答： 解：（1）氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，离子反应分别为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na₂Al₂Si₂O₈，则滤渣A的主要成分为Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈，过滤利用玻璃棒引流，
故答案为：Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；引流；
（3）经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO₂的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，所以第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因为将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，反应的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（4）因铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO₂，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H₂对空气无污染，则选稀硫酸溶解Al最好，
故答案为：B；
（5）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应方程式为2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，故答案为：2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑．

点评：本题考查A及其化合物的化学性质，注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键，注重信息与所学知识的结合分析解决问题，侧重知识迁移应用能力的考查，题目难度中等．