Question

1．工业上从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃等杂质）中提取铝可采用如下工艺流程：

请回答下列问题：
（1）如图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是过滤（填操作名称）；
（2）步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液应该是过量（填“少量”或“过量”），沉淀B的成分是SiO₂（填化学式，下同），溶液D中含铝元素的溶质的是NaAlO₂，它属于盐（填“酸”、“碱”、“盐”）类物质；
（3）溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 铝土矿的主要成分是Al₂O₃，含有杂质SiO₂、Fe₂O₃，铝土矿和过量HCl混合，发生反应Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂和HCl不反应，所以沉淀B是SiO₂，滤液A中成分是 AlCl₃、FeCl₃和HCl，向滤液A中加入过量NaOH溶液，发生反应AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，则滤液D中含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，沉淀C为Fe（OH）₃，向滤液D中通入过量二氧化碳，发生反应NaOH+CO₂=NaHCO₃、AlO^2-+CO₂（过）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，沉淀F为Al（OH）₃，溶液E中成分是NaHCO₃，加热沉淀F，氢氧化铝分解生成M为Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al，由此分析解答．

解答 解：（1）分离难溶物和溶液采用过滤方法，所以图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是过滤，故答案为：过滤；
（2）铝土矿加过量盐酸溶解，Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，反应方程式分别为：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不与盐酸反应，所以沉淀B为不溶物SiO₂；滤液A中含有的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液是为了将铝分开，故加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，所以沉淀C的成分是氢氧化铁；溶液D中含铝元素的溶质的是AlO₂^-形成的盐，故答案为：过量；SiO₂；NaAlO₂；盐；
（3）氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，溶液D中通入过量CO₂生成沉淀F，为偏铝酸根离子和二氧化碳能发生反应生成氢氧化铝沉淀；
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题主要考查了元素化合物中金属铝、铁的性质，解题时不仅清楚提取的操作过程原理，而且需熟知物质间的反应，能熟练对知识迁移进行综合运用是解答的关键，题目难度中等．