Question

工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2）提取冶炼铝的原料氧化铝．工艺流程如下图：

Answer 1

解题思路：SiO₂和盐酸不反应，Fe₂O₃和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀．

由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO₂^-．步骤②应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO₂^-，所以滤液①中含有Al³⁺，步骤①应为加入盐酸，除去SiO₂．

由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO₂^-．步骤②应加入氢氧化钠，所以滤液①中含有Al³⁺，步骤①应为加入盐酸，除去SiO₂．

（1）由上述分析可知，步骤①加入盐酸，除去SiO₂，所以原料A为盐酸，

氧化铝与酸反应离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，氧化铁与盐酸反应离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

（2）步骤①加入过量盐酸，滤液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO₂^-，反应为 H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

故答案为：NaOH； H⁺+OH^-=H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

（3）滤液②含有AlO₂^-，步骤③通入二氧化碳，与AlO₂^-反应生成的沉淀为氢氧化铝，

反应化学方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．

（4）若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，通入二氧化碳会生成硅酸沉淀，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质．

故答案为：若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO₂溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al₂O₃混有SiO₂杂质．

点评：

本题考点： 镁、铝的重要化合物；硅和二氧化硅；铁的氧化物和氢氧化物．

考点点评： 本题以框图题形式考查铝的化合物的性质，难度中等，清楚冶炼铝工艺流程原理，是对知识迁移的综合运用．