Question

從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取兩種工藝品的流程如圖：已知2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH，請(qǐng)回答下列問(wèn)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Al₂O₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）固體X的主要成分是

 

，過(guò)濾時(shí)使用的玻璃棒，其作用是

 

．
（4）濾液B中溶質(zhì)的主要成分是

 

（填化學(xué)式）；濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是

 

（填化學(xué)式），寫出該溶液的一種用途

 

．
（5）在流程中，選用CO₂作酸化劑，為什么不選用鹽酸？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鋁土礦的成分有Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO，氧化鋁、二氧化硅都能和NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的鈉鹽，氧化鐵、氧化鎂不反應(yīng)，Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO可以和鹽酸之間反應(yīng)分別得到氯化鋁溶液、氯化鐵溶液、氯化鎂溶液，過(guò)濾，可以將難溶物過(guò)濾出來(lái)，所以A是二氧化硅，X是Fe₂O₃、MgO，濾液Y是偏鋁酸鈉和硅酸鈉的混合物，流程甲加入HCl，生成FeCl₃、MgCl₂、AlCl₃的混合液，是濾液B的成分，向其中加入過(guò)量的燒堿，氯化鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)得到偏鋁酸鈉溶液和氯化鈉溶液，是濾液D的主要成分還會(huì)形成氫氧化鐵、氫氧化鎂沉淀，是沉淀C的成分，氫氧化鋁灼燒可以得到氧化鋁，
（1）Al₂O₃與HCl反應(yīng)生成Al³⁺；
（2）氧化鋁屬于兩性氧化物，能和強(qiáng)堿NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（3）Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO中加入燒堿溶液，其中的MgO、Fe₂O₃和氫氧化鈉之間均不會(huì)發(fā)生反應(yīng)；在過(guò)濾試驗(yàn)中，玻璃棒的作用是引流；
（4）Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO中只有二氧化硅和鹽酸之間不反應(yīng)，其余的均可以發(fā)生反應(yīng)，偏鋁酸鈉溶液和過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，據(jù)此回答；
（5）偏鋁酸鈉溶液和過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁，但是偏鋁酸鈉中加入的鹽酸稍過(guò)量，氫氧化鋁就會(huì)溶解．

解答： 解：鋁土礦的成分有Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO，氧化鋁、二氧化硅都能和NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的鈉鹽，氧化鐵、氧化鎂不反應(yīng)，Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO可以和鹽酸之間反應(yīng)分別得到氯化鋁溶液、氯化鐵溶液、氯化鎂溶液，過(guò)濾，可以將難溶物過(guò)濾出來(lái)，所以A是二氧化硅，X是Fe₂O₃、MgO，濾液Y是偏鋁酸鈉和硅酸鈉的混合物，流程甲加入HCl，生成FeCl₃、MgCl₂、AlCl₃的混合液，是濾液B的成分，向其中加入過(guò)量的燒堿，氯化鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)得到偏鋁酸鈉溶液和氯化鈉溶液，是濾液D的主要成分還會(huì)形成氫氧化鐵、氫氧化鎂沉淀，是沉淀C的成分，氫氧化鋁灼燒可以得到氧化鋁．
（1）流程甲加入鹽酸，反應(yīng)生成鋁離子的物質(zhì)為鋁土礦中的氧化鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案為：（1）Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（2）氧化鋁屬于兩性氧化物，能和強(qiáng)堿NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-，故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（3）Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO中加入燒堿溶液，其中的MgO、Fe₂O₃和氫氧化鈉之間均不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，所以固體X的主要成分是MgO、Fe₂O₃，在過(guò)濾試驗(yàn)中，玻璃棒的作用是引流，防止液體外濺，故答案為：MgO、Fe₂O₃；引流；
（4）Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO中只有二氧化硅和鹽酸之間不反應(yīng)，其余的均可以發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)eCl₃、MgCl₂、AlCl₃的混合液，是濾液B的成分，濾液B中加入過(guò)量NaOH，生成Fe（OH）₃沉淀、Mg（OH）₂沉淀和NaAlO₂；過(guò)濾，濾液D中含有NaAlO₂、NaCl和過(guò)量的NaOH，向?yàn)V液D中通入過(guò)量CO₂，NaAlO₂和CO₂反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，NaOH和過(guò)量的CO₂反應(yīng)生成NaHCO₃；過(guò)濾，濾液E中溶質(zhì)的主要成分為NaHCO₃；濾液Y中通入過(guò)量CO₂，硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸，NaAlO₂生成氫氧化鋁，過(guò)量的NaOH和過(guò)量的CO₂反應(yīng)生成NaHCO₃；過(guò)濾，濾液K中溶質(zhì)的主要成分為NaHCO₃；故應(yīng)填NaHCO₃；NaHCO₃的用途很多，如制純堿或做發(fā)酵粉等；故答案為：FeCl₃、MgCl₂、AlCl₃；制純堿（或做發(fā)酵粉）；
（5）在流程中，選用CO₂作酸化劑，為的是將偏鋁酸鈉溶液和過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁，但是偏鋁酸鈉中加入的鹽酸稍過(guò)量，氫氧化鋁就會(huì)溶解所以不選用鹽酸，故答案為：鹽酸可以將氫氧化鋁溶解．

點(diǎn)評(píng)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)與技術(shù)、鋁土礦中氧化鋁提取的工藝流程綜合考查，要注意平常知識(shí)的積累．