Question

【题目】铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物广泛应用于日常生活中。

(1)铝粉和铁的氧化物(FeO-Fe2O3)可配成铝热剂用于焊接钢轨，反应的化学方程式是____。

(2)以铝土矿(主要成分为Al2O3.含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料生产铝和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如下（已知:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠(NaAlSiO4·nH2O)沉淀）。

①实验前，要将铝土矿粉粹的目的是_______。

②用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式________。

③步骤②涉及到的离子方程式是: _______。

④写出利用Al2O3制备金属Al的化学方程式: _______。

⑤若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1:1,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_______。

Answer 1

【答案】8A1+3FeO·Fe2O34Al2O3+9Fe增大接触面积，提高反应速率，提高原科转化率Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2OAlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-2Al2O3(熔融)4A1+3O2↑大于3:10

【解析】

(1) 铝粉和铁的氧化物(FeO-Fe2O3)反应的生成铁和氧化铝，方程式为： 8A1+3FeO·Fe2O34Al2O3+9Fe。(2) 铝土矿中加入氢氧化钠，其中Al2O3和SiO2与氢氧化钠反应，而Fe2O3不反应，SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，滤渣为氧化铁和铝硅酸钠(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，溶液a中为偏铝酸钠，加入碳酸氢钠后生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝，氧化铝再与氨气反应生成铵明矾溶液。

①实验前，要将铝土矿粉粹的目的增大接触面积，提高反应速率，提高原科转化率；②按金属氧化物、二氧化硅、水的顺序书写铝硅酸钠NaAlSiO4·nH2O，其中金属氧化物按金属的活动性顺序书写，表示为Na2O·Al2O3·2SiO2 2nH2O；③步骤②涉及到的反应为偏铝酸钠和碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，离子方程式为AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-；④氧化铝电解得到金属铝，方程式为：2Al2O3(熔融)4A1+3O2↑；⑤若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1,根据Al2O3--2NH4Al(SO4)2·12H2O—4H2SO4，2Al2O3—2Al2(SO4)3—6H2SO4，分析，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为3:10，因为SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，消耗一部分氧化铝，所以二者比例大于3:10。