Question

下列是铝的两种重要化合物的生产制备：

I．KAl(SO₄)₂·12H₂O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。

回答下列问题：

（1）为了少引入杂质，试剂①应选用___________（填标号）。

a．HCl溶液       b．H₂SO₄溶液       c．氨水      d．NaOH溶液

（2）沉淀B的化学式为____________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________。

II．以铝土矿（主要成分是Al₂O₃，杂质有SiO₂、Fe₂O₃等）为原料，采用拜耳法生产Al₂O₃的流程如下图所示：

（1）Al₂O₃可用于电解制Al，其反应的化学方程式是______________________。

（2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al₂O₃溶于NaOH，SiO₂转化为铝硅酸钠沉淀。Al₂O₃溶于NaOH的离子方程式是_________________。

（3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X。

① X 可为过量的CO₂，则滤液II中主要的溶质是____________，为了使滤液II循环利用，应补充的物质是____________（选填字母）；

a．CaO          b．HCl          c．Na₂CO₃

② X 也可为少量Al(OH)₃晶种（晶种可加速沉淀的生成），其优点是_______________。

Answer

I．（1）d（2）Al(OH)3；Al3+水解，使溶液中H+浓度增大

II．（1）

（2）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O

（3）①NaHCO3；a；②滤液II可直接循环使用。

【解析】

试题分析：I.（1）易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质），它们都是比较活泼的金属，都可以与酸发生反应，而Al可以与强碱溶液反应变为NaAlO2进入溶液，而Fe、Mg不能与碱发生反应，所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾，应该用强碱NaOH溶液溶解，选项d正确；Mg、Fe不溶解，会留在滤渣中；

（2）滤液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+发生盐的双水解反应，产生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O，反应的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3↓+NH3·H2O，所以沉淀B化学式为Al(OH)3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是该盐是强酸弱碱盐，Al3+发生水解反应，消耗水电离产生的OH-，当最终达到平衡时溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液显酸性。

II．（1）工业上用电解熔融的Al2O3制取金属Al，氧化铝的熔点很高，需要冰晶石（Na3AlF6）做助溶剂，反应的化学方程式为2Al2O3（熔融）==4Al+3O2↑。

（2）Al2O3属于两性氧化物，能与NaOH反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O。

（3）① 根据流程图可知，滤液Ⅰ是偏铝酸钠溶液，碳酸的酸性强于Al(OH)3，所以CO2能与NaAlO2溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3 ，若CO2过量，生成NaHCO3，所以滤液II中主要的溶质是NaHCO3 ；因为NaHCO3在碱性环境中的反应，可以使用生石灰将NaHCO3转化为CaCO3 和NaOH，答案选a。

② 根据题意，引入Al(OH)3晶种能够产生Al(OH)3沉淀，其优点是滤液II可直接循环使用。

考点：工艺流程