Question

日常生活中使用的鋁合金中的鋁來自于電解氧化鋁．工業(yè)上電解氧化鋁要求其純度不得低于98.2%，而天然鋁土礦的氧化鋁含量為50%～70%，雜質(zhì)主要為SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O等．工業(yè)生產(chǎn)鋁錠的工藝流程示意圖如下：


一些氫氧化物沉淀的pH如表：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2
開始沉淀pH（離子初始濃度為0.01mol/L）	4	2.3	10.4
完全沉淀pH（離子初始濃度為＜10-5mol/L）	5.2	4.1	12.4

請回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟④的操作名稱為______．
（2）固體A的化學(xué)式為______，物質(zhì)C的化學(xué)式為______．
（3）步驟④調(diào)節(jié)pH的范圍為______．
（4）步驟⑥反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．

Answer 1

解：（1）由工藝流程可知，步驟④調(diào)節(jié)pH值后，將固體與液體分離，應(yīng)采用過濾的方法，
故答案為：過濾；
（2）由工藝流程可知，步驟①加入鹽酸，Si0₂不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到的固體A為SiO₂；
由工藝流程可知，溶液B中含有Fe³⁺，加入C調(diào)節(jié)pH值后，通過過濾得到沉淀Fe（OH）₃，故加入C調(diào)節(jié)pH值的目的是將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，溶液B中含有Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，故C最好選擇NaOH 或Ca（OH）₂溶液，
故答案為：SiO₂；NaOH 或Ca（OH）₂；
（3）步驟④中調(diào)節(jié)溶液pH，使鋁離子沉淀完全而Mg²⁺離子不產(chǎn)生沉淀，由表中數(shù)據(jù)可知，pH=4時(shí)鋁離子開始沉淀，pH=5.2時(shí)鋁離子完全沉淀，Mg²⁺開始沉淀溶液的pH=10.4，所以要使鋁離子沉淀完全而Mg²⁺離子不產(chǎn)生沉淀，則步驟④調(diào)節(jié)pH的范圍為：5.2＜pH＜10.4，
故答案為：5.2＜pH＜10.4；
（4）工業(yè)上采用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，反應(yīng)方程式為：2Al₂O₃（熔融）4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃（熔融）4Al+3O₂↑．
分析：（1）由工藝流程可知，步驟④調(diào)節(jié)pH值后，將固體與液體分離，應(yīng)采用過濾的方法；
（2）由工藝流程可知，步驟①加入鹽酸，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到的固體A為SiO₂；
由工藝流程可知，溶液B中含有Fe³⁺，加入C調(diào)節(jié)pH值后，通過過濾得到沉淀Fe（OH）₃，故加入C調(diào)節(jié)pH值的目的是將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，結(jié)合溶液B中含有的陽離子判斷；
（3）步驟④中調(diào)節(jié)溶液pH，使鋁離子沉淀完全而Mg²⁺離子不產(chǎn)生沉淀，結(jié)合離子開始沉淀與沉淀完全的pH解答；
（4）工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁．
點(diǎn)評(píng)：本題考查元素化合物性質(zhì)、化學(xué)工藝流程等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生根據(jù)工藝流程提取信息，對學(xué)生綜合運(yùn)用能力和推理有較高的要求，難度中等．