Question

1．工业上用铝土矿（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）水蒸气的作用加热加快反应；
（2）沉淀C的化学式为Fe₂O₃，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作颜料（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）实验室洗涤Al（OH）₃沉淀应该如何操作用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀，滤去洗液后，反复2～3次即可；
（5）写出制备过程中由溶液B生成Al（OH）₃的离子方程式CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（6）生产过程中，除NaOH、H₂O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CaO和CO₂（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．
（1）温度高反应速率加快；
（2）根据氧化铝能与氢氧化钠反应，氧化铁与氢氧化钠不反应解答；氧化铁俗称为铁红，可作颜料或炼铁原料；
（3）固体和液体的分离用过滤的方法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是过滤操作，根据过滤的操作过程和仪器组装来判断用到什么仪器；
（4）洗涤Al（OH）₃沉淀应往漏斗中加入少量的蒸馏水，浸没沉淀，让其自然滤出，反复几次；
（5）碳酸酸性强于氢氧化铝，二氧化碳和偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝和碳酸根离子、或碳酸氢根离子；
（6）生成的CaCO₃受热分解得到CaO、CO₂，可见CaO、CO₂可循环使用，操作Ⅰ所得的Fe₂O₃和电解熔融Al₂O₃得到的O₂为副产品．

解答 解：（1）水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿，能够加快氢氧化钠与氧化铝反应，
故答案为：加热加快反应；   
（2）水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿，氧化铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠的水溶液，三氧化二铁不能与氢氧化钠发生反应，过滤，所得沉淀是不溶性的
Fe₂O₃，俗称铁红，除了用于金属冶炼以外，还可用作顔料，
故答案为：Fe₂O₃；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）洗涤Al（OH）₃沉淀应用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没Al（OH）₃沉淀，滤去洗液后，反复2～3次即可，
故答案为：用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀，滤去洗液后，反复2～3次即可；
（5）通入过量CO₂； 反应的离子方程式CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，通入少量CO₂； 反应的离子方程式为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃+CO₃^2-，
故答案为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃+CO₃^2-；
（6）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：CaO和CO₂；Fe₂O₃和O₂．

点评 本题考查物质分离和提纯，侧重考查学生分析及知识运用能力，明确物质性质及基本操作方法、反应原理即可解答，知道常见元素化合物知识及常见离子检验方法，题目难度中等．