Question

13．鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含有雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃、MgO．工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁可采用如下工藝流程：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）圖中涉及分離溶液與沉淀的實(shí)驗(yàn)方法是過(guò)濾（填操作名稱(chēng)）．
（2）沉淀B的成分是SiO₂（填化學(xué)式，下同），沉淀C的成分是Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；溶液D中所含的酸根離子是AlO₂^-、Cl^-．
（3）沉淀F轉(zhuǎn)化為物質(zhì)M的化學(xué)方程式為2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；沉淀B中滴入過(guò)量燒堿發(fā)生的離子方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

Answer 1

分析 鋁土礦可以看做Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、SiO₂組成，鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，不溶物為SiO₂，溶液A中含有鎂離子、鐵離子和鋁離子、氫離子，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鎂離子、鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鎂、氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，溶液D中通入過(guò)量CO₂生成沉淀F，為偏鋁酸根離子和二氧化碳能發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，根據(jù)流程圖沉淀F為氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為物質(zhì)M為氧化鋁；
（1）過(guò)濾是用來(lái)分離不溶性固體和液體混合物的方法；
（2）鋁土礦可以看做Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃、SiO₂組成，鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解，不溶物為SiO₂；沉淀C為加入燒堿后的沉淀，所以沉淀為氫氧化物，F(xiàn)e（OH）₃、Mg（OH）₂，溶液D中大量存在的陰離子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-；
（3）根據(jù)流程圖沉淀F為氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為物質(zhì)M為氧化鋁，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式；沉淀B為SiO₂可以寫(xiě)出與燒堿的反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）分離不溶于水的固體和液體，可用過(guò)濾的方法，故答案為：過(guò)濾；
（2）鋁土礦加過(guò)量鹽酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，
Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，所以沉淀B為不溶物SiO₂；
濾液A中含有的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、H⁺，加入過(guò)量燒堿，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鎂離子、鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以沉淀C的成分是氫氧化鎂、氫氧化鐵；
氫氧化鎂、氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，所以溶液D中大量存在的陰離子是AlO₂^-、Cl^-、OH^-其中AlO₂^-、Cl^-是酸根離子，
故答案為：SiO₂；Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；AlO₂^-、Cl^-；
（3）根據(jù)流程圖沉淀F為氫氧化鋁，氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁和水，反應(yīng)為：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，離子反應(yīng)為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時(shí)不僅需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)原理，還需靈活運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，題目難度不大．