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19.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业、生产、生活中具有非常重要的作用.图是从铝土矿中制备铝的工艺流程:

已知:铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3、MgO杂质;回答下列问题:
I、(1)铝土矿加入盐酸过滤后所得滤渣A的主要成分为SiO2
(2)在工艺流程中,加入足量氢氧化钠溶液发生的离子反应共有5个,其中发生沉淀
溶解的离子反应方程式为OH-+Al(OH)3=AlO2-+2H2O.
(3)邋入过量的二氧化碳时,生成沉淀的离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3↓.
(4)电解氧化铝,每生成1molA1时,生成24g氧气.
Ⅱ、测铝土矿组分的质量分数.
(1)若铝土矿样品质量为m,对滤渣A洗涤、干燥后称重为m1;对滤渣B洗涤、干燥、灼烧后称重为m2,该方案能测得质量分数的成份且相应的质量分数是SiO2:$\frac{{m}_{1}}{m}$×100%、Al2O3:$\frac{m{-m}_{1}-{m}_{2}}{m}$×100%;
(2)洗涤滤渣A后的洗涤液是否需加入到第一次过滤后的滤液中是(“是”或“否”);检
测滤渣A是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液与少许试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液不变红,说明洗涤干净.

分析 铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,加入足量的盐酸,能溶解除SiO2外的其余氧化物,则过滤后滤渣为不溶于稀盐酸的SiO2,滤液中加入足量的NaOH溶液,除中和过量的盐酸外,还将溶液中的Al3+先沉淀后溶解最终生成NaAlO2,同时沉淀溶液中的Fe3+、Mg2+为Fe(OH)3、Mg(OH)2,则过滤所得滤渣B为沉淀Fe(OH)3、Mg(OH)2;滤液用二氧化碳酸化时,将NaAlO2完全转化为Al(OH)3,反应的离子方程式为:AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3↓;过滤得氢氧化铝沉淀,灼烧得氧化铝,电解氧化铝得单质铝,以此解答该题;
I、(1)根据土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,加入盐酸后过滤所得滤渣应为不溶于稀盐酸的氧化物;
(2)加入盐酸过滤后所得溶液中存在H+、Al3+、Mg2+、Fe3+,加入的NaOH均能与之发生离子反应,且过量的NaOH还能溶解Al(OH)3,据此判断发生的离子反应,同时写出溶解沉淀的离子方程式;
(3)滤液用二氧化碳酸化时,将NaAlO2完全转化为Al(OH)3,根据电荷守恒和原子守恒,写出此反应的离子方程式;
(4)电解氧化铝时发生氧化还原反应,遵守电子守恒,其中Al从+3价还原为0价,生成1mol氧气转化4mol电子,据此分析生成氧气的质量;
Ⅱ、(1)该方案能测得质量分数的成分为二氧化硅、氧化铝,结合质量关系计算得到;
(2)洗涤固体A的洗涤液中含有其他杂质离子,检验固体A洗涤是否干净,设计实验检验是否含有铁离子检验.

解答 解:铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,加入足量的盐酸,能溶解除SiO2外的其余氧化物,则过滤后滤渣为不溶于稀盐酸的SiO2,滤液中加入足量的NaOH溶液,除中和过量的盐酸外,还将溶液中的Al3+先沉淀后溶解最终生成NaAlO2,同时沉淀溶液中的Fe3+、Mg2+为Fe(OH)3、Mg(OH)2,则过滤所得滤渣B为沉淀Fe(OH)3、Mg(OH)2;滤液用二氧化碳酸化时,将NaAlO2完全转化为Al(OH)3,反应的离子方程式为:AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3↓;过滤得氢氧化铝沉淀,灼烧得氧化铝,电解氧化铝得单质铝;
I、(1)铝土矿中加入足量的盐酸,能溶解除SiO2外的其余氧化物Al2O3、MgO、Fe2O3等,则过滤后滤渣为不溶于稀盐酸的SiO2,故答案为:SiO2
(2)滤液中加入足量的NaOH溶液,除中和过量的盐酸外,还将溶液中的Al3+先沉淀后溶解最终生成NaAlO2,同时沉淀溶液中的Fe3+、Mg2+为Fe(OH)3、Mg(OH)2,共发生了5个离子反应,其中溶解发生的离子反应为:OH-+Al(OH)3=AlO2-+2H2O,
故答案为:5;OH-+Al(OH)3=AlO2-+2H2O;
(3)向含有NaAlO2通入CO2气体生成Al(OH)3,反应的离子方程式为:AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3↓,
故答案为:AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3↓;
(4)电解氧化铝,每生成1molA1时转移电子的物质的量为3mol,根据电子守恒同时生成氧气的物质的量为$\frac{3mol}{4}$=0.75mol,则氧气的质量为0.75mol×32g/mol=24g,故答案为:24;
Ⅱ、(1)该方案能测得质量分数的成分为二氧化硅、氧化铝,结合质量关系计算得到,流程中m1为二氧化硅的质量,质量分数=$\frac{{m}_{1}}{m}$×100%,得到固体质量m2g为Fe2O3、MgO的质量,所以氧化铝的质量=m=m1-m2,氧化铝质量分数=$\frac{m{-m}_{1}-{m}_{2}}{m}$×100%,
故答案为:SiO2:$\frac{{m}_{1}}{m}$×100%、Al2O3:$\frac{m{-m}_{1}-{m}_{2}}{m}$×100%;
(2)洗涤固体A的洗涤液中含有其他杂质离子Al3+、Fe3+、Mg2+,洗涤固体A后的洗涤液是需加入到滤液A中,减少损失,检验固体A洗涤是否干净,设计实验检验是否含有铁离子检验,取最后一次洗涤液与少许试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液不变红,说明洗涤干净;
故答案为:是;取最后一次洗涤液与少许试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液不变红,说明洗涤干净.

点评 本题考查Al及其化合物的化学性质、物质分离提纯方法和基本操作的综合应用,注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键,注重信息与所学知识的结合分析解决问题,侧重知识迁移应用能力的考查,题目难度中等.

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