Question

【題目】用鋁土礦（含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等）制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下：

（1）若濕法處理鋁土礦，用強(qiáng)酸浸取時(shí)，所得溶液中陽離子有 。

（2）焙燒除鐵反應(yīng)：4（NH4）2SO4 + Fe2O3 2NH4Fe（SO4）2 + 3H2O + 6NH3↑（Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng)）。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的百分率與溫度的關(guān)系如圖，最適宜焙燒溫度為 ，用電子式表示氣體I的形成過程 。

（3）操作①包括：加水溶解、 。

（4）用焦炭還原SiO2、Al2O3會(huì)產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫一個(gè)高溫下中間體與Al2O3反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式 。

（5）鋁硅合金材料中若含鐵，會(huì)影響其抗腐蝕性。原因是 。

（6）不計(jì)損失，投入1t鋁土礦，當(dāng)加入54kg純鋁后，鋁硅合金中m：n = 。

Answer 1

【答案】（1）Al3＋、Fe3＋、H＋；（2）300℃，；

（3）過濾；（4）Al4C3＋Al2O3=6Al＋3CO↑或3SiC＋Al2O3=3Si＋2Al＋3CO↑；

（5）鐵與鋁形成原電池，加快了鋁的腐蝕；（6）2：1。

【解析】

試題分析：（1）SiO2是酸性氧化物，不與酸反應(yīng)，氧化鋁表現(xiàn)兩性，Fe2O3屬于堿性氧化物，都能與酸反應(yīng)，因此所得溶液中陽離子是Fe3＋、Al3＋、H＋；（2）焙燒的目的是除去氧化鐵，氧化鋁轉(zhuǎn)化率最低，氧化鐵轉(zhuǎn)化率高，因此溫度控制在300℃，氣體I是NH3和H2O，NH3電子式表示的過程：，；（3）NH4Fe（SO4）2可溶，Al2O3和SiO2都不溶于水，因此加水溶解，然后過濾，得到氧化鋁和二氧化硅；（4）根據(jù)信息，化學(xué)反應(yīng)方程式Al4C3＋Al2O3=6Al＋3CO↑或3SiC＋Al2O3=3Si＋2Al＋3CO↑；（5）鋁比鐵活潑，容易形成原電池，加速鋁的腐蝕；（6）根據(jù)Si元素守恒，Si的質(zhì)量為1×30%×28/60t=0.14t=140kg，鋁土礦中鋁的質(zhì)量1×40.8%×54/102t=0.216t=216kg，加入54kg鋁單質(zhì)，鋁總質(zhì)量為（216＋54）kg=270kg，因此m:n=（270/27）:（140/28）=2:1。