Question

3．从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）流程甲中D溶液中通入过量的CO₂的离子方程式为AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃ˉ．
（2）流程乙加入烧碱后生成SiO₃^2-的离子方程式为SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（3）验证滤液B含Fe³⁺，可取少量滤液并加入硫氰化钾（填试剂名称）．
（4）锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱．但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺．回答下列问题：
①写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式：Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑．
②下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是ACD．
A．硫酸铝和氢氧化钠　B．硫酸铝和氨水　C．硫酸锌和氢氧化钠　D．硫酸锌和氨水
③试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因：可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）₂可溶于过量氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的用量不易控制．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中加入稀盐酸，Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO分别和稀盐酸反应生成AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤得到的A为SiO₂，向滤液B中加入过量烧碱，AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂分别和NaOH反应生成可溶性的NaAlO₂和沉淀Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，然后再过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，生成Al（OH）₃沉淀同时生成可溶性NaHCO₃，再过滤，滤液E中溶质成分是NaHCO₃，沉淀F是Al（OH）₃，将沉淀F灼烧得到氧化铝；
铝土矿中加入过量NaOH溶液，Al₂O₃、SiO₂溶于氢氧化钠分别得到可溶性的NaAlO₂、Na₂SiO₃，Fe₂O₃、MgO不溶于NaOH溶液，然后过滤得到固体X为Fe₂O₃、MgO，滤液Y中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，向滤液中通入过量二氧化碳，得到沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液中K为NaHCO₃，灼烧氢氧化铝和硅酸分别得到氧化铝和二氧化硅；
（1）流程甲中D溶液中通入过量的CO₂生成碳酸氢钠和氢氧化铝；
（2）二氧化硅和NaOH反应生成硅酸钠和水；
（3）铁离子和KSCN溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色；
（4）①锌和氢氧化钠溶液反应生成偏锌酸钠和氢气；
②两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别说明其反应现象不同；
③氢氧化锌能溶于过量氨水中．

解答 解：铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中加入稀盐酸，Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO分别和稀盐酸反应生成AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤得到的A为SiO₂，向滤液B中加入过量烧碱，AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂分别和NaOH反应生成可溶性的NaAlO₂和沉淀Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，然后再过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，生成Al（OH）₃沉淀同时生成可溶性NaHCO₃，再过滤，滤液E中溶质成分是NaHCO₃，沉淀F是Al（OH）₃，将沉淀F灼烧得到氧化铝；
铝土矿中加入过量NaOH溶液，Al₂O₃、SiO₂溶于氢氧化钠分别得到可溶性的NaAlO₂、Na₂SiO₃，Fe₂O₃、MgO不溶于NaOH溶液，然后过滤得到固体X为Fe₂O₃、MgO，滤液Y中含有NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，向滤液中通入过量二氧化碳，得到沉淀Z为Al（OH）₃、H₂SiO₃，滤液中K为NaHCO₃，灼烧氢氧化铝和硅酸分别得到氧化铝和二氧化硅；
（1）流程甲中D溶液中通入过量的CO₂生成碳酸氢钠和氢氧化铝，离子方程式为AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃ˉ，故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃ˉ；
（2）二氧化硅和NaOH反应生成硅酸钠和水，离子反应方程式为SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，故答案为：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）铁离子和KSCN溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色，所以可以用KSCN溶液检验铁离子，故答案为：硫氰化钾；
（4）①锌和氢氧化钠溶液反应生成偏锌酸钠和氢气，反应方程式为Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑，故答案为：Zn+2NaOH═Na₂ZnO₂+H₂↑；
②两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别说明其反应现象不同，
A．向硫酸铝中加入NaOH溶液，先生成沉淀后沉淀溶解，向氢氧化钠溶液中加入硫酸铝溶液，先没有沉淀生成后产生沉淀，所以现象不同，可以鉴别，故A正确；
B．硫酸铝、氨水相互滴加都生成白色沉淀，所以无法鉴别，故B错误；
C．向硫酸锌溶液中加入NaOH溶液先生成白色沉淀后沉淀溶解，向氢氧化钠中加入硫酸锌溶液，先没有沉淀生成后产生沉淀，所以现象不同，可以鉴别，故C正确；
D．向硫酸锌溶液中加入氨水溶液先生成白色沉淀后沉淀溶解，向氨水中加入硫酸锌溶液，先没有沉淀生成后产生沉淀，所以现象不同，可以鉴别，故D正确；
故选ACD；
③可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）₂可溶于过量氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的用量不易控制，所以不能用硫酸锌和氨水制取氢氧化锌，故答案为：可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）₂可溶于过量氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的用量不易控制．

点评 本题考查物质的分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生分析推断、知识迁移能力，明确元素化合物性质是解本题关键，知道流程图中发生的反应及操作方法，注意氢氧化锌能溶于氨水，题目难度不大．