Question

14．鋁是重要的金屬，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛．
（1）鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（2）工業(yè)上用鋁土礦（含氧化鋁、氧化鐵）制取鋁的過程如下：
①操作Ⅰ、操作Ⅱ和 III操作都是過濾（填操作名稱），實驗室進行該操作所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒．
②寫出Na₂CO₃溶液與CaO反應(yīng)的離子方程式：CO₃^2-+CaO+H₂O═2OH^-+CaCO₃↓．
③寫出溶液B通CO₂得沉淀D的離子方程式2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
④電解熔融的氧化鋁時，若得到標準狀況下11.2L O₂，則同時生成18g鋁．
（3）我國首創(chuàng)的海洋電池以Al的單質(zhì)為負極，鉑網(wǎng)為正極，空氣做氧化劑，海水做電解質(zhì)溶液．電池的正極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)生成氧化鋁和Fe；
（2）鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化鐵不溶于NaOH溶液，然后過濾，得到溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C為Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，發(fā)生反應(yīng)2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后過濾得到沉淀Al（OH）₃和Na₂CO₃溶液，向溶液中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓，然后過濾，將NaOH循環(huán)利用；將Al（OH）₃加熱得到Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al；
（3）海水做電解質(zhì)溶液，則Al為負極失去電子，正極上氧氣得到電子．

解答 解：（1）鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（2）鋁土礦中氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化鐵不溶于NaOH溶液，然后過濾，得到溶液B為NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C為Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，發(fā)生反應(yīng)2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后過濾得到沉淀Al（OH）₃和Na₂CO₃溶液，向溶液中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓，然后過濾，將NaOH循環(huán)利用；將Al（OH）₃加熱得到Al₂O₃，電解熔融Al₂O₃得到Al；
①操作Ⅰ、操作Ⅱ和 III操作都是過濾，實驗室進行該操作所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：過濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
②Na₂CO₃溶液與CaO反應(yīng)的離子方程式為CO₃^2-+CaO+H₂O═2OH^-+CaCO₃↓，故答案為：CO₃^2-+CaO+H₂O═2OH^-+CaCO₃↓；
③溶液B通CO₂得沉淀D的離子方程式為2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
④電解熔融的氧化鋁時，若得到標準狀況下11.2L O₂，由電子守恒可知生成Al為$\frac{\frac{11.2L}{22.4L/mol}×2×（2-0）}{（3-0）}$×27g/mol=18g，故答案為：18；
（3）海水做電解質(zhì)溶液，則Al為負極失去電子，正極上氧氣得到電子，正極反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-．

點評 本題考查混合物分離提純，為高頻考點，把握流程中的反應(yīng)、混合物分離方法、原電池等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意元素化合物知識的應(yīng)用，題目難度不大．