8.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,能生成硅鋁酸鹽沉淀,化學方程式為:2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O═Na2Al2Si2O8↓+2H2O+4NaOH回答下列問題:
(1)溶解鋁土礦時,發(fā)生反應的離子方程式為:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O.
(2)濾渣A的主要成分Fe2O3、Na2Al2Si2O8;硅鋁酸鹽沉淀寫成氧化物的形式是Na2O•Al2O3•2SiO2
(3)在工藝流程第三步中,選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是Al(OH)3溶于強酸而不溶于弱酸,提高Al2O3的提取率
(4)若該工廠用mkg鋁土礦共制得nkg Al(假設每步反應進行完全),則鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{5100n}{27m}$%.
(5)若將鋁溶解,下列試劑中最好選用B(填編號).
A.濃硫酸B. 稀硫酸C.稀HNO3   D.濃HNO3
(6)電解冶煉鋁時用Na3AlF6作助熔劑,Na3AlF6是配合物,其中內(nèi)界是[AlF6]3-,配位數(shù)為6.

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溶液反應均生成鹽和水,只有氧化鐵與堿不反應,結合信息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溶液反應均生成鹽和水;
(2)只有氧化鐵與堿不反應,結合信息②可知還生成Na2Al2Si2O8;硅酸鹽改寫為氧化物的形式一般方法歸納為:堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物;
(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)鋁元素守恒由Al的質(zhì)量計算出氧化鋁的質(zhì)量,再求出質(zhì)量分數(shù);
(5)根據(jù)Al的化學性質(zhì)及不生成有毒氣體來解答;
(6)中心離子和配體組成內(nèi)界,其余部分為外界;配原子的數(shù)目即是配位數(shù).

解答 解: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溶液反應均生成鹽和水,只有氧化鐵與堿不反應,結合信息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溶液反應均生成鹽和水,離子反應分別為Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O,
故答案為:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-═SiO32-+H2O;
(2)只有氧化鐵與堿不反應,結合信息②可知還生成Na2Al2Si2O8,則濾渣A的主要成分為Fe2O3、Na2Al2Si2O8;硅酸鹽改寫為氧化物的形式一般方法歸納為:堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物,則Na2Al2Si2O8改寫為氧化物為Na2O•Al2O3•2SiO2
故答案為:Fe2O3、Na2Al2Si2O8;Na2O•Al2O3•2SiO2;
(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,若選用鹽酸,則生成的氫氧化鋁會溶于過量的鹽酸,所以第三步中選用二氧化碳作酸化劑;
故答案為:Al(OH)3溶于強酸而不溶于弱酸,提高Al2O3的提取率;
(4)設鋁土礦中氧化鋁為xkg,
    2Al~Al2O3
    27×2      102
    nkg        xkg
則x=$\frac{102×nkg}{27×2}$=$\frac{51n}{27}$kg,
鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{\frac{51n}{27}}{m}$×100%=$\frac{5100n}{27m}$%;
故答案為:$\frac{5100n}{27m}$%;
(5)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;
(6)中心離子和配體組成內(nèi)界,其余部分為外界,則Na3AlF6中Na+為外界,[AlF6]3-為內(nèi)界;配原子的數(shù)目即是配位數(shù),所以配位數(shù)為6;
故答案為:[AlF6]3-;6.

點評 本題考查Al及其化合物的化學性質(zhì)、物質(zhì)分離提純方法和基本操作的綜合應用,注意把握流程中發(fā)生的化學反應為解答的關鍵,注重信息與所學知識的結合分析解決問題,側重知識遷移應用能力的考查,題目難度中等.

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