Question

从铝土矿(主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如图：

请回答下列问题：

(1)图中涉及分离溶液和沉淀所采取的操作名称是___，该实验操作用到的玻璃仪器___。

(2)检验滤液B含Fe³⁺，可取少量滤液并加入__(填试剂名称)。

(3)流程甲通入过量CO₂后生成沉淀F的离子反应方程式为__。

(4)流程乙加入烧碱溶解SiO₂的化学反应方程式___。

(5)能否将向溶液D中通入过量CO₂换成加入过量盐酸？___(填 能 或 不能)，其理由是___。

Answer

过滤 烧杯、玻璃棒、漏斗 KSCN AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O 不能 过量盐酸与Al(OH)3反应产生AlCl3(或写为AlO2-+4H+=Al3++2H2O)

【解析】

由工艺流程甲可知，铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)，铝土矿与过量盐酸反应时，Al2O3、Fe2O3、MgO反应变为AlCl3、FeCl3、MgCl2以及过量的HCl，而SiO2不能反应，所以得到的固体A为SiO2，滤液B含有FeCl3、MgCl2、AlCl3、HCl，向滤液B中加入过量的NaOH，FeCl3、MgCl2反应产生Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀；AlCl3变为NaAlO2，HCl反应变为NaCl，因此可推知沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀，滤液D含有NaAlO2、NaCl、NaOH，向滤液D中通入过量CO2，NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀与NaHCO3，沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3分解产生Al2O3和H2O，滤液E中含有NaCl、NaHCO3；

根据工艺流程乙可知，铝土矿中加入过量的NaOH溶液，Al2O3、SiO2能和NaOH反应，生成NaAlO2、Na2SiO3，Fe2O3、MgO不能发生反应，所以固体X为Fe2O3、MgO等，滤液Y为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，向滤液Y中通入过量CO2，NaOH 反应产生NaHCO3，NaAlO2与过量CO2的反应产生Al(OH)3和NaHCO3，Na2SiO3反应产生H2SiO3沉淀，所以沉淀Z为Al(OH)3、H2SiO3，滤液K中含有NaHCO3。

据此分析解答。

根据上述分析可知：沉淀A是SiO2，溶液B中含有FeCl3、MgCl2、AlCl3、HCl，沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2，溶液D为NaAlO2、NaCl、NaOH，溶液E为NaCl、NaHCO3，沉淀F为Al(OH)3。固体X为Fe2O3、MgO，溶液Y为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，沉淀Z为Al(OH)3、H2SiO3，滤液K中含有NaHCO3。

(1)图中分离溶液和沉淀所采取的操作名称过滤，所用玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；

(2)验证滤液B中含Fe3+的方法是：取少量滤液向其中加入KSCN溶液，若溶液变血红色，证明滤液中含Fe3+；

(3)滤液D中含有NaAlO2、NaCl、NaOH，向滤液D中通入过量CO2，NaAlO2与CO2、H2O反应生成Al(OH)3沉淀与NaHCO3，反应的离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

(4)流程乙中加入烧碱，NaOH与SiO2反应产生Na2SiO3和H2O，反应的化学反应方程式2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；

(5)溶液D中含有NaAlO2、NaCl、NaOH，向D中通入过量CO2气体，由于CO2与H2O反应产生的H2CO3是弱酸，不能与反应产生的Al(OH)3反应，最后会得到Al(OH)3沉淀；HCl是强酸，能够与两性氢氧化物Al(OH)3发生反应，所以若向溶液D中通入过量CO2换成加入过量盐酸，NaAlO2与少量HCl反应产生的Al(OH)3沉淀被过量盐酸溶解反应产生可溶性的AlCl3，所以不能用稀盐酸代替二氧化碳。