Question

1．鋁是一種重要的金屬，在生產、生活中具有許多重要的用途，如下框圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：

已知：①鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質；②溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學方程式為：2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+4H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+2H₂O+4NaOH
回答下列問題：
（1）溶解鋁土礦時，發(fā)生反應的離子方程式為2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（2）濾渣A的主要成分是Fe₂O₃、Na₂Al₂SiO₈；硅鋁酸鹽沉淀寫成氧化物的形式是Na₂O•Al₂O₃．•2SiO₂．
（3）在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是鹽酸是強酸，Al（OH）₃溶于強酸而不溶于弱酸，通入二氧化碳是為了提高Al₂O₃的提取率．
（4）若該工廠用mkg鋁土礦共制得nkg Al（假設每步反應進行完全），則鋁土礦中Al₂O₃的質量分數為5100n/27m%或 1700n/9m%．
（5）若將鋁溶解，下列試劑中最好選用B（填編號）．
A．濃硫酸B． 稀硫酸C．稀HNO₃   D．濃HNO₃
（6）電解冶煉鋁時用Na₃AlF₆作助熔劑，Na₃AlF₆是配合物，其中內界是[AlF₆]^3-，配位數為6．

Answer 1

分析 （1）Al₂O₃是兩性氫氧化物，SiO₂是酸性氧化物，都要與強堿反應生成鹽和水．
（2）Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃用堿溶的方法分開．首先除掉不反應的Fe₂O₃，根據題中已知條件②除掉Na₂SiO₃．從而生成Na₂Al₂Si₂O₈，所以濾渣有兩種．氧化物的形式是：金屬氧化物•非金屬氧化物•水，注意活潑金屬氧化物寫在前，注意原子個數的比例與原化學式中相同．
（3）通入二氧化碳酸化將NaAlO₂轉化成Al（OH）₃，考查了氫氧化鋁溶于強酸不溶于弱酸的知識．
（4）計算質量分數時用原子守恒法解，這是關系式：2Al～Al₂O₃，已知鋁的質量，可算出鋁的物質的量n（Al），再利用關系式算三氧化二鋁的物質的量，n（Al₂O₃）=$\frac{1}{2}$n（Al），
Al₂O₃的質量為m=n（Al₂O₃）•M（Al₂O₃），所以Al₂O₃的質量分數為Al₂O₃的質量除以鋁土礦的總質量．
（5）鐵、鋁遇濃硫酸、濃硝酸會鈍化，稀硝酸與鋁反應產生有毒氣體．
（6）在配合物中，內界是配位單元，含配位鍵，內界是復雜離子，外界是簡單離子；配位原子是提供孤對電子的原子，配位數是配位原子的數目．

解答 解：（1）Al₂O₃是兩性氫氧化物，SiO₂是酸性氧化物，都要與強堿反應生成鹽和水．
故答案為：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O
（2）由于氫氧化鈉是足量的，所以Al₂O₃和SiO₂充分反應，生成Na₂SiO₃和NaAlO₂，
而鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，SiO₂少量，那么生成的Na₂SiO₃少，NaAlO₂多，
發(fā)生反應2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+4H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+2H₂O+4NaOH后，
濾渣有之前不反應的Fe₂O₃和生成的Na₂Al₂Si₂O₈，濾液中有NaOH、余下大量的NaAlO₂；
氧化物的形式是：金屬氧化物•非金屬氧化物•水，注意活潑金屬氧化物寫在前，注意原子個數的比例與原化學式中相同，
寫成Na₂O•Al₂O₃．•2SiO₂．
故答案為 Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈  Na₂O•Al₂O₃．•2SiO₂  
（3）從第2小題的分析可知濾液中的NaAlO₂要轉化成Al（OH）₃不能用鹽酸，鹽酸是強酸，
強酸過量后Al（OH）₃會溶解．
故答案為：鹽酸是強酸，Al（OH）₃溶于強酸而不溶于弱酸，通入二氧化碳是為了提高Al₂O₃的提取率．
（4）已知鋁nkg，可算出鋁的物質的量，n（Al）=$\frac{1000n}{27}$ mol，根據原子守恒：2Al～Al₂O₃，三氧化二鋁的物質的量n（Al₂O₃）=$\frac{1}{2}$n（Al），
n（Al₂O₃）=$\frac{1000n}{27×2}$，所以Al₂O₃的質量為
m=n（Al₂O₃）•M（Al₂O₃）=$\frac{1000n}{27×2}$ mol×102 g•mol^-1 =$\frac{51000n}{27}$ g，所以Al₂O₃的質量分數為Al₂O₃的質量除以鋁土礦的總質量，即$\frac{51000n}{27}$÷1000m=$\frac{51n}{27m}$；質量分數一般要乘以100%．
故答案為：$\frac{5100n}{27m}$% 或$\frac{1700n}{9m}$%． 
（5）鐵、鋁遇濃硫酸、濃硝酸會鈍化，稀硝酸與鋁反應產生有毒氣體，且等量的鋁溶解消耗稀硝酸更多，消耗稀硫酸更少，從環(huán)保、節(jié)約的角度考慮，應用稀硫酸溶解鋁．
故選B．
（6）在配合物中，內界是配位單元，含配位鍵，內界是復雜離子，外界是簡單離子；配位原子是提供孤對電子的原子，配位數是配位原子的數目，這里的配位原子是氟原子，有6個．
 故答案為：[AlF₆]^3-；6．

點評 除掉Fe₂O₃不難分析，關鍵是SiO₂轉化成Na₂SiO₃后，怎樣除掉Na₂SiO₃？學生不能用題中信息解決這個問題．計算質量分數時利用原子守恒這是解題常用的方法，在處理數據以及單位時要特別小心．濃硫酸與濃硝酸的強氧化性的考查，同時要求學生要有化學與環(huán)境保護的思想．配位化合物的考查一般都很簡單．