Question

铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：（1）铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；

（2）溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O=Na₂A1₂Si₂O₈↓+4NaOH。请回答下列问题：

（1）铝土矿中Al₂O₃与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________________________。

（2）在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质B是________，理由是_______________________，写出酸化过程发生反应的化学方程式：________________________________。

（3）工业上用Al₂O₃与C、Cl₂在高温条件下反应制取AlCl₃，理论上每消耗6.0 g碳单质，转移1 mol电子，则反应的化学方程式为__________________________________。

（4）某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含有Fe₂O₃，设计了如下方案来验证：取一块该熔融物投入少量稀硫酸中，反应一段时间后，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察溶液颜色的变化，即可证明熔融物中是否含有Fe₂O₃。

则物质甲是_________(填化学式)，请判断该同学设计的实验方案的合理性_________(填“合理”或“不合理”）。原因是_______________________________________（若合理，则不用填写）。

Answer

Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O CO2 CO2过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料廉价 CO2＋NaAlO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3 Al2O3＋3C＋3Cl22AlCl3＋3CO KSCN 不合理 Fe3＋能与Fe、Al反应生成Fe2＋，不能检出Fe3＋

【解析】试题分析：（1）铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；

（2）溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为

2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2A12Si2O8↓+4NaOH。请回答下列问题：

（1）Al2O3与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠。

（2）氢氧化铝能溶液强酸，不溶于弱酸。

（3）工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，理论上每消耗6.0 g碳单质，转移1 mol电子，说明碳元素化合价升高为+2价，生成CO。

（4）检验Fe3＋用KSCN溶液，若溶液变为血红色则含有Fe3＋；Fe3＋能与Fe、Al反应生成Fe2＋。

解析：（1）Al2O3与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O。

（2）酸化的目的是生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝能溶液强酸，不溶于弱酸，在工艺流程中“酸化”时加入CO2，CO2过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料廉价酸化过程发生反应的化学方程式：CO2＋NaAlO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3。

（3）工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，理论上每消耗6.0 g碳单质，转移1 mol电子，说明碳元素化合价升高为+2价，生成CO,反应的化学方程式为Al2O3＋3C＋3Cl22AlCl3＋3CO。

（4）检验Fe3＋用KSCN溶液，若溶液变为血红色则含有Fe3＋；Fe3＋能与Fe、Al反应生成Fe2＋不能检出Fe3＋。

点睛：氧化铝是两性氧化物，既能与强酸反应生成铝盐，又能与强碱反应生成偏铝酸盐。