Question

鋁廣泛應用于化學工業(yè)和日常生活中。工業(yè)上由鋁土礦(Al2O3·3H2O的含量約為85%,其余主要為SiO2、Fe2O3等)冶煉金屬鋁的流程如下。

已知拜耳法生產(chǎn)Al2O3·3H2O的基本原理為:

Al2O3·3H2O+2NaOH(aq)2NaAlO2(aq)+4H2O,[Al2O3·3H2O也可表示為2Al(OH)3]

(1)操作Ⅰ的名稱為　　　　,赤泥中除含有鋁硅酸鹽外,還含有的主要物質(zhì)有 。

(2)為了提高鋁土礦的溶出速率可采取的有效措施為 (任寫三點)。

(3)用化學平衡理論解釋稀釋溶液Ⅰ有利于Al2O3·3H2O 結(jié)晶的原因　 。

(4)為了析出Al2O3·3H2O,也可向溶液Ⅰ中通入過量CO2氣體,寫出生成Al2O3·3H2O的離子方程式: 　。

(5)為了回收赤泥附著液帶走的有用成分,工業(yè)上將用熱水洗滌后的洗液用作溶液Ⅰ的稀釋劑,請指出流程圖中另一處類似的做法　 。

 

Answer 1

(1)過濾　Fe2O3

(2)將鋁土礦粉碎、加熱、攪拌、增大NaOH的濃度(任答三點即可)

(3)稀釋降低了NaOH的濃度,有利于NaAlO2的水解,使平衡向結(jié)晶方向移動(或向左移動)

(4)CO2(過量)+Al+2H2OAl(OH)3↓+HC或2CO2(過量)+2Al+4H2OAl2O3·3H2O↓+2HC

(5)將溶液Ⅲ循環(huán)使用溶解鋁土礦

【解析】流程原理分析如下:鋁土礦(Al2O3、SiO2、Fe2O3)經(jīng)NaOH溶液處理,Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為NaAlO2、Na2SiO3,然后過濾,濾出的Fe2O3成為赤泥。對于NaAlO2、Na2SiO3的混合液,經(jīng)稀釋,NaOH濃度降低,使NaAlO2的水解平衡向結(jié)晶方向移動(或向左移動),從而得到Al(OH)3(Al2O3·3H2O),然后煅燒去水得到Al2O3,電解熔融Al2O3得到金屬Al。在促使Al(OH)3(Al2O3·3H2O)析出的過程中也可以用通入CO2氣體的方法,通過反應CO2(過量)+Al+2H2OAl(OH)3↓+HC得到Al(OH)3。溶液Ⅱ主要是析出Al(OH)3后,殘留有NaAlO2、Na2SiO3的NaOH溶液,經(jīng)蒸發(fā)濃縮可以繼續(xù)溶解鋁土礦。