Question

3．硝酸鋁[Al（NO₃）₃]是一種常用媒染劑．工業(yè)上用鋁灰（主要含Al、Al₂O₃、Fe₂O₃等）制取硝酸鋁晶體[Al（NO₃）₃•9H₂O]的流程如圖：

（1）過濾Ⅰ得到的濾渣主要成份是Fe₂O₃；（填化學式）
（2）寫出反應Ⅰ中生成氣體的反應離子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）在反應Ⅱ中加入稀硝酸存在不足之處是硝酸過量可導致氫氧化鋁溶解，可將加入稀硝酸改為通入二氧化碳；
（4）溫度高于200℃時，硝酸鋁完全分解成氧化鋁和兩種氣體（其體積比為4：1），其中一種為紅棕色，該反應的化學方程式是4Al（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑．

Answer 1

分析 鋁灰用氫氧化鈉溶液溶解，鋁、氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉，氧化鐵不反應，過濾分離，濾液中含有偏鋁酸鈉、未反應的NaOH，加入硝酸中和未反應的氫氧化鈉，并將偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀，再過濾分離，氫氧化鋁沉淀再用硝酸溶解，得到硝酸鋁溶液，經(jīng)過減壓蒸發(fā)得到硝酸鋁晶體，以此解答該題．

解答 解：（1）氧化鐵與氫氧化鈉溶液不反應，則過濾Ⅰ得到的濾渣主要成份是Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
（2）反應Ⅰ涉及鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，其中生成氣體的反應方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）加入硝酸生成氫氧化鋁，如硝酸過量，則生成硝酸鋁，導致濾液中含有硝酸鋁，應在濾液Ⅰ中通入二氧化碳氣體，可生成氫氧化鋁，并避免氫氧化鋁的溶解，
故答案為：硝酸過量可導致氫氧化鋁溶解；通入二氧化碳；
（4）溫度高于200℃時，硝酸鋁完全分解成氧化鋁和兩種氣體，兩種氣體應是二氧化氮與氧氣，二者體積之比為4：1，滿足原子守恒與電子轉移守恒，反應方程式為：4Al（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑，
故答案為：4Al（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑．

點評 本題考查實驗制備方案，為高考常見題型，側重考查是對工藝流程的理解、分析與評價，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備知識的基礎與靈活運用的能力，難度中等．