Question

4．铝是一种重要的金属．在生产、生活中具有许多重要的用途，图是从铝土矿中制备铝的工艺流程．已知：
（1）铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；
（2）溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O=Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
①将硅铝酸盐（Na₂Al₂Si₂O₈）沉淀改写成氧化物的形式：Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂．
②写出向铝土矿中加人足量氢氧化钠溶液后，该步操作中发生的主要反应的离子方程式（除已知条件②外）：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
③滤渣A的主要成分为：Fe₂O₃．
④写出灼烧反应的化学方程式：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
⑤用双线桥法配平以下化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：
10Al+6NaNO₃+4Na0H--10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质，加入足量的氢氧化钠，氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，只有氧化铁与碱不反应，结合信息②可知还生成Na₂Al₂Si₂O₈沉淀，过滤后得滤渣Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；滤液用二氧化碳酸化时，将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，反应的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；过滤得氢氧化铝沉淀，灼烧得氧化铝，电解氧化铝得单质铝，以此解答该题．

解答 解：①硅铝酸盐含有Na、Al、Si、O等元素，写成氧化物的形式为Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂，故答案为：Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂；
②氧化铝属于两性氧化物，能和强碱NaOH反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，二氧化硅属于酸性氧化物，能和强碱NaOH反应生成硅酸钠和水，离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
③由于氧化铁与氢氧化钠溶液不反应，则滤渣A为Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃；
④灼烧时，氢氧化铝分解生成氧化铝，方程式为2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，故答案为：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
⑤Al元素化合价升高，由0价升高到+3价，被氧化，N元素化合价由+5价降低到0价，反应的方程式为10Al+6NaNO₃+4NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O，在反应中失去电子，铝失去电子数为10×3，NaNO₃得到电子数为6×5，用“双线桥法”标明反应中电子转移的方向和数目为：，
故答案为：

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高考常见题型，侧重考查学生对物质性质的掌握，明确物质的性质即可解答，熟练注意元素化合物知识，有时还与基本操作、离子检验等联合考查，题目难度不大．