Question

铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料。工业上提取氧化铝的工艺流程如下：

（1）沉淀A、B的成分分别是         、           ；步骤①中的试剂a是            ；

（2）步骤①②中加入试剂后进行的操作Ⅰ、Ⅱ的名称是            ；

（3）步骤②中加入过量NaOH溶液发生反应的离子方程式是          、          、            ；

（4）步骤③中通入过量CO₂气体而不加入过量盐酸的理由是                                    ；

（5）准确称取8g铝土矿样品，加入一定量试剂a的溶液，使其中的Al₂O₃、Fe₂O₃恰好溶解；然后，向滤液中加入10 mol·L^-1的NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，则样品中Al₂O₃的百分含量为             。

Answer

（1）SiO2 Fe(OH)3 盐酸（2）过滤（3）H＋+ OH－= H2O Fe3＋+ 3OH－= Fe(OH)3 Al3＋+ 4OH－=[ Al(OH) 4] －（4）过量盐酸能使生成的Al(OH) 3溶解（5）63.75％

【解析】

试题分析：①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅；②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液乙，试剂③为二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，加热分解得氧化铝。

（1）由上述分析可知，步骤①加入盐酸，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，除去SiO2，沉淀A为二氧化硅，滤液①中含有Al3+、Fe3+、H+等，应加入氢氧化钠，除去铁离子，Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，故B为Fe（OH）3；

（2）步骤①加入过量盐酸，滤液①中含有Al3+、Fe3+、H+等，应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO2-，因此步骤①②中加入试剂后进行的操作Ⅰ、Ⅱ的名称是过滤；

（3）根据以上分析可知步骤②中加入过量NaOH溶液发生反应的离子方程式是H＋+ OH－= H2O、Fe3＋+ 3OH－= Fe(OH) 3 、Al3＋+ 4OH－=[ Al(OH) 4] －；

（4）氢氧化铝是两性氢氧化物，能与盐酸反应，所以步骤③中通入过量CO2气体而不加入过量盐酸的理由是过量盐酸能使生成的Al(OH) 3溶解；

（5）由图像可知，生成的氢氧化铝溶解消耗的NaOH为10ml，设Al（OH）3为 xmol，则

Al（OH）3 ～NaOH

1mol 1mol

xmol 10mol/L×0.01L

解得x═0.1 mol

而 2Al（OH）3 ～Al2O3 由此可知，n（Al2O3）═0.05 mol

铝土矿中氧化铝的质量分数ω%═×100%═63.75％。

【考点定位】本题以框图题形式考查铝的化合物的性质

【名师点晴】该题综合性较强，题目浓度中等。搞清楚工艺流程原理是解答的关键。难点是图像分析和计算，有关图像的分析与计算答题时需要搞清楚以下几点：①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的变化趋势，每条线都代表着一定的化学反应过程。③看点：弄清曲线上拐点的含义，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。