Question

广东河源市东源县某村土壤的主要成份是Al₂O₃、Fe₃O₄及SiO₂，广州大学附属东江中学“探险号”化学兴趣小组设计以下流程提取金属铝：

信息提示：氧化铝在电解条件下可得金属铝；Fe(OH)₃、Al(OH)₃、Fe(OH)₂开始沉淀与完全沉淀的pH数据表：

	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	2.7	3.3	5.9
完全沉淀的pH	3.2	5.2	8.4

(1)溶液A含有的金属阳离子为_________________固体B的化学式为_______________________

(2)步骤中通入氯气时的离子方程式为___________________________________________________

(3)溶液C的pH范围是_____________________，操作②的名称是_________________________

(4)通入试剂a的离子方程式为_________________________________________________________

Answer

Al3+、Fe2+、Fe3+ Al2O3 Cl2 + 2Fe2+ == 2Cl- + 2Fe3+ 3.2≤pH＜3.3 过滤 Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓ + 3NH4+

【解析】

Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，Fe3O4与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水，SiO2和稀硫酸不反应，所以溶液A中含有硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁；溶液A通入氯气，氯气把Fe2+氧化为Fe3+；调节pH除去Fe3+，过滤后，向溶液C中通入氨水，生成氢氧化铝沉淀，过滤，加热氢氧化铝，分解为氧化铝，电解熔融氧化铝生成单质铝。

(1) Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，Fe3O4与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水，SiO2和稀硫酸不反应，溶液A中含有硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁，溶液A含有的金属阳离子为Al3+、Fe2+、Fe3+；固体A是氢氧化铝，加热氢氧化铝，分解为氧化铝，所以固体B是氧化铝，化学式为Al2O3；

(2)通入氯气时，氯气把Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为Cl2 + 2Fe2+ = 2Cl- + 2Fe3+；

(3) 调节pH的目的是除去Fe3+，所以溶液C的pH范围是3.2≤pH＜3.3，操作②是分离出氢氧化铁沉淀，操作②的名称是过滤；

(4)通入试剂a的目的是生成氢氧化铝沉淀，试剂a是氨水，反应的离子方程式为Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+。