Question

17．工业上的许多反应工艺来源于实验室里的简单操作，比如用铝土矿（成分为氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：

请回答下列问题：
（1）写出铝土矿中加入NaOH溶液的反应方程式Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O
（2）沉淀C的颜色和一种用途分别为红棕色、颜料（或炼铁）．
（3）操作I、操作II、操作III都用到的玻璃仪器是有烧杯、漏斗、玻璃棒．
（4）整个生产过程中，除可以循环使用的物质有NaOH、H₂O或CaO、CO₂（任意两种，填化学式）．用此法制取铝的副产品是Fe₂O₃和O₂（填化学式）．

Answer 1

分析 铝土矿中氧化铝和氧化铁，向铝土矿中加入NaOH溶液，发生反应Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化铁不溶于NaOH溶液，然后过滤，得到溶液B为NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C为Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，发生反应2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后过滤得到沉淀Al（OH）₃和Na₂CO₃溶液，向溶液中加入CaO，发生反应Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓，然后过滤，将NaOH循环利用；将Al（OH）₃加热得到Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al，以此解答该题．

解答 解：（1）铝土矿中加入NaOH溶液，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，反应的化学方程式为Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O；
（2）沉淀C为Fe₂O₃，为红棕色，俗称铁红，除了用于金属冶炼以外，还可用作顔料，
故答案为：红棕色、颜料（或炼铁）；
（3）实现固体和液体的分离采用过滤法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是过滤操作，过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯，
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（4）生成E为NaOH溶液，可重复利用，且煅烧碳酸钙得到CaO和CO₂，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO，所以CaO和CO₂能循环利用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和电解熔融Al₂O₃得到的O₂为副产品，
故答案为：NaOH、H₂O或CaO、CO₂；Fe₂O₃和O₂．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握流程中的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意元素化合物与实验的结合，题目难度不大．