- 铝的冶炼
- 共16题
工业上冶炼铝的原料是铝土矿（主要成份为Al2O3，杂质为Fe2O3、SiO2等）．某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：
（1）写出X、Y的化学式：X______，Y______；
（2）通入过量CO2时反应的离子方程式为______．
正确答案
HCl
NaOH
AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
解析
解：（1）SiO2和盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3均能和盐酸反应，所以X是盐酸，得到的滤液是氯化铝和氯化铁，氯化铝能和过量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，所以Y是氢氧化钠，这样实现了氧化铝、氧化铁和二氧化硅的分离，故答案为：HCl；NaOH；
（2）向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳反应的实质是：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：
请回答下列问题：
（1）沉淀C的化学式为______，该物质用途除了用于金属冶炼以外，还可用作______．
（2）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有______（填化学式）．用此法制取铝的副产品是______（填化学式）．
（3）操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是______（填操作名称），实验室要洗涤Al（OH）3沉淀应该在______装置中进行，洗涤方法是______．
（4）电解熔融的氧化铝时，若得到标准状况下22.4L O2，则同时生成铝的质量为______．
（5）写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式：______．
正确答案
解析
解：（1）水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿，氧化铝能和氢氧化钠反应，三氧化二铁不能所得沉淀是不溶性的
Fe2O3，俗称铁红，除了用于金属冶炼以外，还可用作顔料，故答案为：Fe2O3；顔料；
（2）对碳酸钙高温煅烧生成的氧化钙可以再和碳酸钠水溶液作用，生成的二氧化碳还可以用来处理溶液B，二者均可以循环使用，该方案中的沉淀C氧化铁和电解铝生成的氧气是副产物，故答案为：CaO和CO2；Fe2O3和O2；
（3）实现固体和液体的分离采用过滤法，实验室要洗涤Al（OH）3沉淀是在过滤的一起种进行的，具体操作为：漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次，
故答案为：过滤；过滤；向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次；
（4）电解熔融氧化铝的原理方程式为：2Al2O3
（5）Na2CO3溶液与CaO反应的实质是CO32-+CaO+H2O═CaCO3↓+2OH-，故答案为：CO32-+CaO+H2O═CaCO3↓+2OH-．
从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的通常有两种工艺．因向铝土矿中加入NaOH时形成的赤泥（残渣）中常含有铝硅酸钠，故流程乙常处理SiO2含量小于8%的铝土矿，若SiO2含量较高则可采用流程甲来处理．
请回答下列问题：
（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的离子方程式为______．
（2）流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为______．
（3）流程甲滤液D中通入过量CO2的化学方程式为______．
（4）“通入过量CO2”能否改用盐酸______，原因是______．
（5）滤液E、K中溶质的主要成分是______（填化学式），写出该溶质的一种用途______．
正确答案
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3
不能
Al（OH）3沉淀会溶于过量的盐酸中
NaHCO3
制纯碱或做发酵粉等
解析
解：（1）流程甲加入盐酸后，铝土矿中的Al2O3、Fe2O3、MgO能和盐酸反应，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，生成Al3+的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，故答案为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
（2）流程乙加入氢氧化钠后，铝土矿中的Al2O3、SiO2能和氢氧化钠反应，SiO2和氢氧化钠反应生成硅酸钠盐和水，离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（3）流程甲加入盐酸后，铝土矿中的Al2O3、Fe2O3、MgO能和盐酸反应，所得的滤液B有氯化铝、氯化铁、氯化镁以及过量的盐酸，向其中加过量的烧碱，所得滤液D的主要成分为偏铝酸钠，通入过量CO2的化学方程式为NaA1O2+CO2+H2O=A1（OH）3↓+NaHCO3，故答案为：NaA1O2+CO2+2H2O=A1（OH）3↓+NaHCO3；
（4）偏铝酸钠和过量的盐酸反应生成氯化铝、氯化钠和水，不会获得氢氧化铝，故答案为：不能；A1（OH）3沉淀会溶于过量的盐酸中；
（5）滤液Y和D的成分主要是偏铝酸钠，向其中通入过量CO2的化学方程式为NaA1O2+CO2+H2O=A1（OH）3↓+NaHCO3，NaHCO3是滤液E、K中溶质的主要成分，可以制纯碱或做发酵粉等，故答案为：NaHCO3；制纯碱或做发酵粉等．
从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：
请回答下列问题：
（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为______．
（2）流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为______．
（3）验证滤液B含Fe3+，可取少量滤液并加入______（填试剂名称）．
（4）滤液E、K中溶质的主要成份是______（填化学式），写出该溶液的一种用途______
（5）已知298K时，Mg（OH）2的容度积常数KSP=5.6×10-12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得PH=13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2+）=______．
正确答案
解析
解：（1）流程甲加入盐酸，反应生成铝离子的物质为铝土矿中的氧化铝，反应的化学方程式为：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O，故答案为：（1）Al2O3+6H+═2Al3++3H2O；
（2）流程乙加入过量的氢氧化钠，与氧化铝反应生成偏铝酸钠，与二氧化硅反应生成硅酸钠，生成SiO32-的离子方程式为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，故答案为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（3）流程甲加入HCl，生成FeCl3、MgCl2、AlCl3，要检验滤液B中含有Fe3+，方法很多，如可加入KSCN溶液为血红色，与苯酚显紫色，与碱反应生成Fe（OH）3红褐色沉淀，都能证明滤液B中含有Fe3+，故答案为：KSCN（或苯酚溶液、NaOH溶液等合理答案）；
（4）滤液B中加入过量NaOH，生成Fe（OH）3沉淀、Mg（OH）2沉淀和NaAlO2；过滤，滤液D中含有NaAlO2、NaCl和过量的NaOH，向滤液D中通入过量CO2，NaAlO2和CO2反应生成氢氧化铝沉淀，NaOH和过量的CO2反应生成NaHCO3；过滤，滤液E中溶质的主要成分为NaHCO3；滤液Y中通入过量CO2，硅酸钠反应生成硅酸，NaAlO2生成氢氧化铝，过量的NaOH和过量的CO2反应生成NaHCO3；过滤，滤液K中溶质的主要成分为NaHCO3；故应填NaHCO3；NaHCO3的用途很多，如制纯碱或做发酵粉等；故答案为：NaHCO3；制纯碱（或做发酵粉）；
（5）已知滤液B中加入一定量的NaOH达到沉淀溶液平衡时pH=13.00，则c（H+）=1×10-13mol/L，c（OH-）=
Mg（OH）2的容度积常数KSP=c（Mg2+）•c2（OH-）=5.6×10-12，c（Mg2+）=
故答案为：5.6×10-10mol/L．
铝是国民经济发展的重要材料，铝在地壳中的含量约占8%，目前我国铝消费量超过430万吨，在众多的金属中仅次于铁．请回答下问题：
（I ）实验室中用金属铝制备少量氢氧化铝，有以下3种方案：
方案1：Al
方案2：Al
方案3：
制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案______．
（II）工业上冶炼铝的流程图如图所示：
在制取氧化铝的过程中，分析铝土矿和赤泥中所含Al2O3、Fe203质量分数的数据如下：
（1）书写化学方程式，反应①______，反应②______
（2）电解氧化铝生产铝时，阳极的电极反应式为______．
（3）假设其它杂质不参加反应，则每生产3.4t纯净的氧化铝，需铝土矿______t．
正确答案
解：（Ⅰ）根据金属铝和酸以及和碱发生反应的化学方程式可以得出：Al～3H+～Al3+～Al（OH）3，
Al～OH-～[Al（OH）4]-，Al3++3[Al（OH）4]-=4Al（OH）3↓，所以制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案3，故答案为：3；
（Ⅱ）（1）向偏铝酸钠中通入二氧化碳反应会生成氢氧化铝沉淀，即2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al（OH）3↓，碳酸钠可以和氢氧化钙发生复分解反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，
故答案为：2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al（OH）3↓；Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH；
（2）电解池中，阳极是惰性电极时，该极上是阴离子O2-发生失电子的氧化反应：2O2--4e-=O2↑，
故答案为：2O2--4e-=O2↑；
（3）根据铝土矿中氧化铝的质量分数为55%，所以每生产3.4t纯净的氧化铝，需铝土矿的质量：
故答案为：6.18．
解析
解：（Ⅰ）根据金属铝和酸以及和碱发生反应的化学方程式可以得出：Al～3H+～Al3+～Al（OH）3，
Al～OH-～[Al（OH）4]-，Al3++3[Al（OH）4]-=4Al（OH）3↓，所以制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案3，故答案为：3；
（Ⅱ）（1）向偏铝酸钠中通入二氧化碳反应会生成氢氧化铝沉淀，即2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al（OH）3↓，碳酸钠可以和氢氧化钙发生复分解反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，
故答案为：2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al（OH）3↓；Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH；
（2）电解池中，阳极是惰性电极时，该极上是阴离子O2-发生失电子的氧化反应：2O2--4e-=O2↑，
故答案为：2O2--4e-=O2↑；
（3）根据铝土矿中氧化铝的质量分数为55%，所以每生产3.4t纯净的氧化铝，需铝土矿的质量：
故答案为：6.18．
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