Question

19．铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料．工业上提取氧化铝的工艺流程如图所示，请回答有关问题：
（1）流程乙加入烧碱后发生反应的离子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（2）溶液D到沉淀E发生的离子方程式：Al（OH）₄⁺+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓．
（3）验证滤液B含Fe³⁺，可取少量滤液并加入KSCN．
（4）滤液K中溶质的主要成份是NaHCO₃（填化学式）．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料，
流程甲：向铝土矿中加入过量稀盐酸，发生的反应为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反应，所以固体A为SiO₂，滤液中溶质为FeCl₃、AlCl₃、HCl，向滤液B中加入过量NaOH，发生的反应为FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，滤液D中溶质为NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入过量二氧化碳，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E为Al（OH）₃，滤液F中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀E发生的化学反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向铝土矿中加入过量烧碱溶液，发生的反应为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化铁不反应，所以固体X为Fe₂O₃，滤液Y中成分为NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入过量二氧化碳时，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液K中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀Z得到氧化铝．

解答 解：铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有SiO₂、Fe₂O₃）是工业上制备氧化铝的主要原料，
流程甲：向铝土矿中加入过量稀盐酸，发生的反应为Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，二氧化硅不反应，所以固体A为SiO₂，滤液中溶质为FeCl₃、AlCl₃、HCl，向滤液B中加入过量NaOH，发生的反应为FeCl₃+3NaOH=3NaCl+Fe（OH）₃↓、AlCl₃+4NaOH=3NaCl+NaAlO₂+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以沉淀是Fe（OH）₃，滤液D中溶质为NaCl、NaAlO₂、NaOH，向溶液中通入过量二氧化碳，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃，所以沉淀E为Al（OH）₃，滤液F中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀E发生的化学反应方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
向铝土矿中加入过量烧碱溶液，发生的反应为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，氧化铁不反应，所以固体X为Fe₂O₃，滤液Y中成分为NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，通入过量二氧化碳时，发生的反应为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃、NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=2NaHCO₃+H₂SiO₃↓，所以沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液K中溶质为NaHCO₃，灼烧沉淀Z得到氧化铝，
（1）流程乙加入烧碱后发生反应的离子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2Al（OH）₄^-、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）溶液D到沉淀E发生的离子方程式：Al（OH）₄^-+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，故答案为：Al（OH）₄^-+CO₂=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（3）铁离子和KSCN溶液混合发生反应生成络合物而导致溶液呈血红色，所以可以用KSCN溶液检验铁离子，则验证滤液B含Fe³⁺，可取少量滤液并加入KSCN溶液，
故答案为：KSCN；
（4）通过以上分析知，滤液K中溶质的主要成份是NaHCO₃，故答案为：NaHCO₃．

点评 本题考查物质分离和提纯方法的选择和运用，为高频考点，明确各个流程发生的反应及沉淀和滤液成分是解本题关键，熟悉常见元素化合物结构和性质，知道铁离子检验方法及现象，题目难度不大．