Question

（14分）铝土矿(主要成分为Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：

  

（1）滤液甲的主要成分是（写化学式）             　　　　　　　　　　　　

（2）写出反应 II 的离子方程式：                                                  

（3）结合反应II，判断下列微粒结合质子 ( H⁺) 的能力，由强到弱的顺序是         （填字母序号）

A．AlO₂^―       B．OH^―        C．SiO₃^2―

（4）取滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤；再用惰性电极电解其滤液，两极均有气体产生，且全部逸出，在阴极区还有沉淀生成，最后沉淀消失。沉淀消失的原因可用离子方程式表示为：                                                                   

（5）取 （4） 电解以后的溶液 10.0 mL，经分析，该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100 mol• L^－1 盐酸溶液，当加入50.0mL 盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解。

①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为：                    

②请画出生成沉淀的物质的量与加入盐酸体积的关系图。

Answer

⑴ NaOH、NaAlO2、Na2SiO3

⑵ CO2+2OH－==CO32－+2H2O CO2＋2H2O +2 AlO2－==2Al(OH)3↓+HCO3－

⑶ b＞a＞c ⑷ Al(OH)3 +OH－＝AlO2－+2H2O

⑸ ① H＋＋OH－==H2O AlO2-＋H＋+H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O

②图像如下所表示。

【解析】

试题分析：（1）铝土矿中加入过量的NaOH溶液，其中的Al2O3、SiO2发生反应得到NaAlO2、Na2SiO3和过量的NaOH溶液，所以滤液甲的主要成分是NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；不溶性的固体是 Fe2O3。（2）向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的溶液中通入过量CO2，发生反应CO2+2OH－=CO32－+2H2O ；CO2＋2H2O +2AlO2－==2Al(OH)3↓+HCO3－，得到Al(OH)3沉淀。（3）H2O是中性物质；Al(OH)3是两性物质，H2SiO3是弱酸。所以微粒结合质子 ( H+) 的能力，由强到弱的顺序是b＞a＞c。（4）向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的加入过量盐酸发生反应得到AlCl3、NaCl、H2SiO3；溶液为AlCl3、NaCl的混合溶液。用惰性电极电解，在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑,由于破坏了附近的水的电离平衡，溶液中OH-的浓度增大，OH-与溶液中的Al3+发生反应形成Al(OH)3沉淀。在阳极发生反应：2Cl-—2e-=Cl2↑。当溶液呈碱性时，又发生反应：Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O。沉淀又逐渐溶解而消失。（5）①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序是H＋＋OH－=H2O ；AlO2-＋H＋+H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O 。 由于二者的物质的量相等，所以它们都是是0.100 mol/L×0.01L=0.001mol。NaOH与HCl反应消耗10mlHCl; NaAlO2与HCl反应形成Al(OH)3沉淀消耗10mlHCl;溶解Al(OH)3沉淀消耗30mlHCl.图像见图示:

考点：考查元素与化合物的性质、混合物的分离、离子方程式的书写、n(HCl)与沉淀的关系图像的知识。