Question

【題目】Ⅰ．工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化鋁做冶煉鋁的原料，提取的操作流程如下：

請回答下列問題：

(1)操作①的名稱：____________；

(2)沉淀②的化學(xué)式：____________；

(3)寫出沉淀①與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________；

(4)寫出濾液②里通入過量CO2后生成沉淀的離子方程式： ______，能否將濾液②中通入過量CO2換成加入過量鹽酸？ ____ (填能或不能)，其理由是_______(用化學(xué)方程式表示)。

Ⅱ．無水AlCl3易升華，可用作有機合成的催化劑等。工業(yè)上以鋁土礦為原料制備無水AlCl3的工藝流程如下：

(1)鋁在空氣中有較強的抗腐蝕性，原因是___________________________。

(2)氯化爐中Al2O3、Cl2和C反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。

(3)為測定制得的無水AlCl3產(chǎn)品(含雜質(zhì)FeCl3)的純度，稱取16g無水AlCl3樣品溶于過量的NaOH溶液中，過濾出沉淀物，沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重，得其質(zhì)量為0.32g。

①寫出上述除雜過程中涉及的離子方程式______________、_______________。

②產(chǎn)品中AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。(保留兩位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】過濾 Fe(OH)3 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+ 不能 Al(OH)3 +3HCl= AlCl3 +3H2O 鋁在空氣中會形成一層致密的氧化膜，阻止其進(jìn)一步氧化 Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Al3++4OH= +2H2O 96%

【解析】

Ⅰ．由流程可知，加鹽酸，只有SiO2不反應(yīng)，氧化鋁、氧化鐵均與鹽酸反應(yīng)，操作①為過濾，沉淀①為SiO2；濾液①中加過量NaOH，鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，鐵離子轉(zhuǎn)化沉淀，過濾后，沉淀②為Fe(OH)3，濾液②含NaOH、偏鋁酸鈉，與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，最后氫氧化鋁分解生成氧化鋁，以此來解答；

Ⅱ．根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl3，說明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C13，冷凝器尾氣含有CO，所以Al2O3、C12和C反應(yīng)，生成A1C13和CO，A1C13為共價化合物，升華器中主要含有AlCl3和FeCl3，FeCl3熔點、沸點較高，升華制備無水AlCl3，加入少量Al目的是除去FeCl3。

Ⅰ．(1)由上述分析可知，操作①的名稱：過濾；

(2) 由上述分析可知，沉淀②的化學(xué)式為Fe(OH)3；

(3)沉淀①與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；

(4) 濾液②含NaOH、偏鋁酸鈉，通入過量CO2氣體，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，則生成沉淀的離子方程式為+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+；Al(OH)3是兩性氫氧化物，能溶于強酸和強堿溶液，則濾液②若加入過量鹽酸，則無Al(OH)3沉淀生成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al(OH)3 +3HCl= AlCl3 +3H2O，故不能用過量鹽酸代替過量CO2氣體；

Ⅱ．(1) 鋁在空氣中會形成一層致密的氧化膜，阻止其進(jìn)一步氧化，說明鋁在空氣中有較強的抗腐蝕能力；

(2) 根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物，經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl3，說明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C13，冷凝器尾氣含有CO，所以Al2O3、C12和C反應(yīng)，生成A1C13和CO，反應(yīng)方程式為Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO；

(3) ①除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化鐵沉淀，鋁離子與氫氧根離子結(jié)合成偏鋁酸根和水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

②0.32g固體成分為Fe2O3，其物質(zhì)的量為=0.002mol，根據(jù)原子守恒，可知含雜質(zhì)FeCl3的物質(zhì)的量為0.005mol，則產(chǎn)品中AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為≈96%。