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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-═SiO32-+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.

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-═SiO32-+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.

練習冊系列答案
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