Question

工業(yè)上從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取氧化鋁的兩種流程如下：

請回答下列問題：
（1）流程甲加入鹽酸后生成Al³⁺的離子方程式為

 

．
（2）流程乙加入燒堿后生成SiO₃^2-的離子方程式為

 

．
（3）濾液E、K中溶質(zhì)的主要成份是

 

（填化學式），寫出該物質(zhì)的一種用途

 

．
 （4）流程甲加入鹽酸得到濾液B中含有 Fe³⁺、Cl^-等多種微粒，據(jù)此回答下列問題．
①驗證其中含F(xiàn)e³⁺，可取少量濾液并加入

 

（填試劑名稱）．
②用FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的化學方程式為：

 

．若將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，如圖所示，則正極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,常見化學電源的種類及其工作原理

專題：實驗設(shè)計題,電化學專題

分析：鋁土礦中的成分能與HCl反應(yīng)的有Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO，不反應(yīng)的是SiO₂，所以固體A為SiO₂，濾液B中有Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，再加入過量燒堿，Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，F(xiàn)e³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，沉淀C為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂的混合物；濾液D中為Na[Al（OH）₄]、NaOH（過量），Na[Al（OH）₄]能與CO₂反應(yīng)，Na[Al（OH）₄]+CO₂（過量）=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，故濾液E為NaHCO₃，沉淀F為Al（OH）₃，Al（OH）₃灼燒得到Al₂O₃；鋁土礦中能與NaOH溶液反應(yīng)的有Al₂O₃、SiO₂，所以固體X為Fe₂O₃、MgO，發(fā)生反應(yīng)為：Al₂O₃+2NaOH+3H₂O=2Na[Al（OH）₄]，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
（1）根據(jù)Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）根據(jù)SiO₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，書寫離子方程式；
（3）根據(jù)工藝流程甲可知，固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向濾液D中通入過量二氧化碳，反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉；
（4）①Fe³⁺與硫氰化鉀溶液反應(yīng)，使溶液變紅色，據(jù)此解答；
②鐵離子與銅反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，根據(jù)原電池工作原理可知正極得到電子，則正極鐵離子得到電子生成亞鐵離子．

解答： 解：鋁土礦中的成分能與HCl反應(yīng)的有Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO，不反應(yīng)的是SiO₂，所以固體A為SiO₂，濾液B中有Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，再加入過量燒堿，Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，F(xiàn)e³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，沉淀C為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂的混合物；濾液D中為Na[Al（OH）₄]、NaOH（過量），Na[Al（OH）₄]能與CO₂反應(yīng)，Na[Al（OH）₄]+CO₂（過量）=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，故濾液E為NaHCO₃，沉淀F為Al（OH）₃，Al（OH）₃灼燒得到Al₂O₃；
鋁土礦中能與NaOH溶液反應(yīng)的有Al₂O₃、SiO₂，所以固體X為Fe₂O₃、MgO，Al₂O₃+2NaOH+3H₂O=2Na[Al（OH）₄]，SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
（1）Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，反應(yīng)離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）SiO₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）根據(jù)工藝流程甲可知，固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向濾液D中通入過量二氧化碳，反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，碳酸氫鈉可用于制純堿或做發(fā)酵粉等，
故答案為：NaHCO₃；制純堿或做發(fā)酵粉等；
（4）Fe³⁺與硫氰化鉀溶液反應(yīng)使溶液變紅色，所以檢驗是否含F(xiàn)e³⁺離子的方法為：取少量濾液B，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說明濾液中含F(xiàn)e³⁺，溶液不變紅色，說明濾液中不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：硫氰化鉀；
②用FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板，鐵離子與銅反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，反應(yīng)的化學方程式為：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，若將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，負極銅失去電子生成銅離子，正極鐵離子得到電子生成亞鐵離子，則正極的電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案為：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺．

點評：本題考查從鋁土礦中提取氧化鋁的工藝流程，題目難度中等，正確理解制備流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握鋁及其化合物性質(zhì)，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學知識的能力．