Question

11．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為主要成份是Al₂O₃，還含有SiO₂和Fe₂O₃）提取氧化鋁并冶煉Al的操作過(guò)程如下：

（1）濾渣A是SiO₂（或二氧化硅），濾渣B是Fe（OH）₃（或氫氧化鐵）．
（2）過(guò)程 I、II、III的分離操作的名稱(chēng)是過(guò)濾．
（3）過(guò)程 IV中灼燒時(shí)盛放藥品的儀器名稱(chēng)是坩堝，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（4）過(guò)程 III中發(fā)生反應(yīng)生成濾渣C的離子方程式表示為AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）取濾液B100mL，加入1molL^-1鹽酸200mL時(shí)，沉淀量達(dá)到最大且質(zhì)量為11.7g．則溶液B中c（AlO₂^-）=1.5mol•L^-1，c（Na⁺）＞6.5 mol•L^-1．

Answer 1

分析 SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃和氫氧化鈉不反應(yīng)而氧化鋁能反應(yīng)，向偏鋁酸鈉中通入過(guò)量的二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀．
鋁土礦中加入稀硫酸，沉淀A為SiO₂，濾液A中含有硫酸鋁、硫酸鐵，加入過(guò)量NaOH，沉淀B為Fe（OH）₃，濾液B中含有NaAlO₂，通入二氧化碳?xì)怏w，濾液C中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，濾渣C為Al（OH）₃，Al（OH）₃在加熱分解可生成D為Al₂O₃，電解Al₂O₃生成鋁，以此解答該題．

解答 解：鋁土礦中加入稀硫酸，沉淀A為SiO₂，濾液A中含有硫酸鋁、硫酸鐵，加入過(guò)量NaOH，沉淀B為Fe（OH）₃，濾液B中含有NaAlO₂，通入二氧化碳?xì)怏w，濾液C中含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，濾渣C為Al（OH）₃，Al（OH）₃在加熱分解可生成D為Al₂O₃，電解Al₂O₃生成鋁，
（1）SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，則濾渣A是SiO₂（或二氧化硅），濾液A中含有硫酸鋁、硫酸鐵，加入過(guò)量NaOH，沉淀B為Fe（OH）₃，
故答案為：SiO₂（或二氧化硅）；Fe（OH）₃（或氫氧化鐵）；
（2）過(guò)程 I、II、III分離溶液和沉淀，應(yīng)為過(guò)濾操作，故答案為：過(guò)濾；
（3）過(guò)程 IV用于灼燒固體氫氧化鋁，應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，發(fā)生反應(yīng)為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：坩堝；2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
（4）濾液B的成分是偏鋁酸鈉，向其中通入過(guò)量的二氧化碳，反應(yīng)為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）根據(jù)以上分析濾液B中含有硫酸鈉、偏鋁酸鈉、過(guò)量的氫氧化鈉，向?yàn)V液中加入1mol/L鹽酸200mL，沉淀量達(dá)到最大且質(zhì)量為11.7g為Al（OH）₃的質(zhì)量，則根據(jù)鋁原子守恒，c（AlO₂^-）=$\frac{n（AlOH）_{3}}{V}$=$\frac{\frac{11.7g}{78g/mol}}{0.1L}$=1.5mol•L^-1，
最后所得的溶液中溶質(zhì)為硫酸鈉、氯化鈉，根據(jù)鈉離子守恒有n（NaOH）=n（NaCl）+2（Na₂SO₄），根據(jù)氯離子與硫酸根守恒有n（NaCl）=n（HCl）=0.2L×1mol/L=0.2mol，n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）＞$\frac{3}{2}$n（Al₂（SO₄）₃）=$\frac{3}{2}$×$\frac{11.7}{78}$mol=0.225mol，故n（NaOH）=n（NaCl）+2（Na₂SO₄）＞0.2mol+2×0.225mol=0.65mol，故c（Na⁺）＞$\frac{0.65mol}{0.1L}$=6.5mol/L，
故答案為：1.5mol•L^-1；6.5．

點(diǎn)評(píng) 本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，難度中等，清楚冶煉鋁工藝流程原理，是對(duì)知識(shí)遷移的綜合運(yùn)用．