Question

鋁是一種重要的金屬，在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用途，如圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：
已知：
（1）鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)；
（2）溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列問題：
（1）寫出向鋁土礦中加入足量氫氧化鈉溶液后，該步操作中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

、

 

．
（2）濾渣A的主要成分為

 

；實驗室過濾時使用玻璃棒，其作用是

 

．
（3）在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑，寫出通入過量的CO₂發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（4）若將鋁用酸溶解，下列試劑中最好選用

 

（填編號）．
A．濃硫酸   　B．稀硫酸   　C．稀硝酸
（5）寫出用NaOH溶液溶解鋁的化學(xué)方程：

 

．

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

專題：實驗設(shè)計題

分析：鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，此外還含有少量SiO₂、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水，只有氧化鐵與堿不反應(yīng)，結(jié)合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈沉淀，過濾后得濾渣Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；濾液用二氧化碳酸化時，將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；過濾得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，電解氧化鋁得單質(zhì)鋁．
（1）氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水；
（2）只有氧化鐵與堿不反應(yīng)，結(jié)合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈，過濾利用玻璃棒引流；
（3）第三步中，選用二氧化碳作酸化劑，可將Al元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀；
（4）根據(jù)Al的化學(xué)性質(zhì)及不生成有毒氣體來解答；
（5）鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣．

解答： 解：（1）氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水，離子反應(yīng)分別為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）只有氧化鐵與堿不反應(yīng)，結(jié)合信息②可知還生成Na₂Al₂Si₂O₈，則濾渣A的主要成分為Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈，過濾利用玻璃棒引流，
故答案為：Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；引流；
（3）經(jīng)過足量氫氧化鈉溶液的溶解，大部分鋁元素均以NaAlO₂的形式存在于濾液中，通入過量二氧化碳可以將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，所以第三步中，選用二氧化碳作酸化劑的原因為將NaAlO₂完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（4）因鋁與濃硫酸在常溫下發(fā)生鈍化，加熱溶解會產(chǎn)生有毒氣體SO₂，原料利用率低；稀硝酸能溶解鋁但會產(chǎn)生NO氣體，污染空氣，硝酸利用率低；而鋁與稀硫酸反應(yīng)速率較快，產(chǎn)生的H₂對空氣無污染，則選稀硫酸溶解Al最好，
故答案為：B；
（5）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑．

點評：本題考查A及其化合物的化學(xué)性質(zhì)，注意把握流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注重信息與所學(xué)知識的結(jié)合分析解決問題，側(cè)重知識遷移應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．