Question

【题目】某研究小组利用废弃的铁铝混合物（含Fe、Al、Al2O3、Fe2O3）回收金属铝和铁，实验流程设计如下：

（1）写出①中发生反应的离子方程式___________、_____________。

（2）下列说法正确的是_________。

a. ②中发生的是非氧化还原反应

b. ③中所得溶液D中含有Fe2+和Fe3+

c. ④和⑤分别采用电解法和热还原法

（3）由溶液D制取Fe2O3的实验过程是 ______________。

（4）该样品中Al2O3的质量分数是_____________。

Answer 1

【答案】 2Al + 2OH- + 2 H2O = 2AlO2- +3H2↑ Al2O3 + 2OH- =2AlO2- + H2O abc 加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，加热 20.4%

【解析】从实验流程可知，样品需加氢氧化钠溶液溶解Al和Al2O3，实现和Fe和Fe2O3的分离，则溶液x为氢氧化钠溶液，反应①为Al和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，以及Al2O3和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；溶液B为偏铝酸钠溶液，固体C为Fe和Fe2O3的混合物，反应②为偏铝酸钠溶液通入足量的二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀，反应③为Fe和Fe2O3分别和稀硫酸反应所得D溶液中含有Fe2+和Fe3+，反应④为电解熔融Al2O3制取Al，反应⑤为热还原法炼铁的反应，以此分析。

结合以上分析，（1）写出①中发生反应的离子方程式2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- +3H2↑ 、Al2O3 + 2OH- =2AlO2- + H2O；

（2）a. ②中发生NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3，属于非氧化还原反应，a正确；

b. ③中反应为Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑、Fe2O3+ 3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O，因此所得溶液D中含有Fe2+和Fe3+，b正确；c. 反应④是电解熔融Al2O3制取Al，反应⑤为热还原法炼铁的反应，故c正确；因此本题答案为：abc。

（3）由溶液D含有Fe2+和Fe3+，向溶液D中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，可转化为氢氧化铁沉淀，加热氢氧化铁分解生成Fe2O3。因此本题答案为：加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，加热。

（4）从实验流程知，最终得到Al为10.8g；根据反应①中2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- +3H2↑，样品中的Al的质量为：××27g/mol=5.4g；则样品中含Al2O3的质量为（10.8g-5.4g）×=10.2g，所以该样品中Al2O3的质量分数是×100%=20.4%。

因此本题答案为：20.4%。