Question

用铝土矿（含30% SiO₂、40.8% Al₂O₃和少量Fe₂O₃等）制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有                。

（2）焙烧除铁反应：4（NH₄）₂SO₄ + Fe₂O₃ 2NH₄Fe（SO₄）₂ + 3H₂O + 6NH₃↑（Al₂O₃部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为                    ，用电子式表示气体I的形成过程                    。

（3）操作①包括：加水溶解、            。

（4）用焦炭还原SiO₂、Al₂O₃会产生中间体SiC、Al₄C₃。写一个高温下中间体与Al₂O₃反应生成铝单质的化学方程式            。

（5）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。原因是              。

（6）不计损失，投入1t铝土矿，当加入54kg纯铝后，铝硅合金中m：n =        。

Answer

（1）Al3＋、Fe3＋、H＋；（2）300℃，；

（3）过滤；（4）Al4C3＋Al2O3=6Al＋3CO↑或3SiC＋Al2O3=3Si＋2Al＋3CO↑；

（5）铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀；（6）2：1。

【解析】

试题分析：（1）SiO2是酸性氧化物，不与酸反应，氧化铝表现两性，Fe2O3属于碱性氧化物，都能与酸反应，因此所得溶液中阳离子是Fe3＋、Al3＋、H＋；（2）焙烧的目的是除去氧化铁，氧化铝转化率最低，氧化铁转化率高，因此温度控制在300℃，气体I是NH3和H2O，NH3电子式表示的过程：，；（3）NH4Fe（SO4）2可溶，Al2O3和SiO2都不溶于水，因此加水溶解，然后过滤，得到氧化铝和二氧化硅；（4）根据信息，化学反应方程式Al4C3＋Al2O3=6Al＋3CO↑或3SiC＋Al2O3=3Si＋2Al＋3CO↑；（5）铝比铁活泼，容易形成原电池，加速铝的腐蚀；（6）根据Si元素守恒，Si的质量为1×30%×28/60t=0.14t=140kg，铝土矿中铝的质量1×40.8%×54/102t=0.216t=216kg，加入54kg铝单质，铝总质量为（216＋54）kg=270kg，因此m:n=（270/27）:（140/28）=2:1。

考点：考查元素及其化合物的性质、电子式表示化合物形成过程、化学工艺流程、化学计算等知识。