Question

【題目】某課外小組研究鋁土礦中Al2O3的含量。已知鋁土礦的主要成分是Al2O3，雜質是Fe2O3、SiO2等。從鋁土礦中提取Al2O3的過程如下：

（1）流程甲中加入鹽酸后生成Fe3+的離子方程式為____________；固體A_____(填化學式)，寫出沉淀F轉化為氧化鋁的化學方程式是_______________。

（2）流程乙中向鋁土礦中加入過量燒堿溶液后，發(fā)生反應的離子方程式是______、________；沉淀Z為_______(填化學式)。由溶液K生成沉淀M的離子方程式是__________。

（3）流程乙中將實驗過程中所得固體精確稱量，課外小組發(fā)現(xiàn)所得氫氧化鋁固體的質量與原鋁土礦質量相等，則該鋁土礦中Al2O3的質量分數(shù)是________(保留一位小數(shù))。

（4）工業(yè)上制取AlCl3：用Al2O3與C、Cl2在高溫條件下反應，每消耗0.5mol碳單質，轉移1mol電子，反應的化學方程式是______。

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2O SiO2 2Al(OH)3Al2O3+3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- SiO2+2OH- =SiO32- +H2O H2SiO3 Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 65.4% Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO

【解析】

鋁土礦的主要成分是Al2O3，雜質是Fe2O3、SiO2等。流程甲：鋁土礦中加入過量鹽酸，氧化鋁和氧化鐵能夠被鹽酸溶解，二氧化硅不能，因此固體A為SiO2，濾液B中含有氯化鋁、氯化鐵等，濾液B中加入過量的燒堿，氯化鋁、氯化鐵與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，沉淀C為氫氧化鐵，濾液D為NaAlO2，濾液D中通入過量的二氧化碳得到的沉淀F為Al(OH)3，濾液E中含有NaHCO3，灼燒氫氧化鋁得到Al2O3；

流程乙：鋁土礦中加入過量的燒堿溶液，氧化鋁和二氧化硅能夠被氫氧化鈉溶解，氧化鐵不能，因此固體X為Fe2O3，濾液Y含有偏鋁酸鈉、硅酸鈉；濾液Y中加入過量的鹽酸，得到沉淀Z為硅酸，溶液K中含有氯化鋁，溶液K中加入氨水可生成Al(OH)3，灼燒氫氧化鋁得到Al2O3，據此分析解答。

(1)流程甲中加入鹽酸，氧化鋁和氧化鐵能夠被鹽酸溶解，二氧化硅不能，其中生成Fe3+的離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，得到的固體A為SiO2，根據上述分析，沉淀F為Al(OH)3，氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁，反應的方程式為2Al(OH)3Al2O3+3H2O，故答案為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；SiO2；2Al(OH)3Al2O3+3H2O；

(2)流程乙中鋁土礦中加入過量的燒堿溶液，氧化鋁和二氧化硅能夠被氫氧化鈉溶解，氧化鐵不能，發(fā)生反應的離子方程式有Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-、SiO2+2OH- =SiO32- +H2O；根據上述分析，沉淀Z為硅酸，化學式為H2SiO3；溶液K中含有氯化鋁，溶液K中加入氨水可生成Al(OH)3，反應的離子方程式為Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，故答案為：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-；SiO2+2OH- =SiO32- +H2O；H2SiO3；Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

(3)流程乙中將實驗過程中所得固體精確稱量，發(fā)現(xiàn)所得氫氧化鋁固體的質量與原鋁土礦質量相等，說明鋁土礦中Al2O3的質量分數(shù)和氫氧化鋁中氧化鋁的質量分數(shù)是相同的。因為氫氧化鋁可以寫成Al2O33H2O的形式，所以Al2O3的質量分數(shù)是×100%=65.4%，故答案為：65.4%；

(4)工業(yè)上用Al2O3與C、Cl2在高溫條件下反應制取AlCl3，每消耗0.5mol碳單質，轉移1mol電子，則應生成CO，反應的化學方程式為Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO，故答案為：Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。