Question

5．从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃等杂质）中提取铝通常有如下两种工艺．

已知：流程乙中固体X是由不溶于水的铝硅酸钠和一种氧化物组成．
请回答下列问题：
（1）流程甲铝土矿中加入过量盐酸后的实验操作名称是过滤．
（2）固体A的成分SiO₂ （填化学式），写出A的一种用途：生产玻璃、制备光导纤维等．
（3）滤液B中加入过量烧碱后生成滤液D的离子方程式为Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）金属单质铝与固体X中的氧化物发生的反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（5）经测定铝土矿渣中氧化铝的质量分数为51%，现取100吨该矿渣样品，经工艺流程甲提取铝，最后能制得27吨单质铝？（忽略流程中铝元素的损耗）

Answer 1

分析 根据工艺流程甲可知，铝土矿与盐酸反应时，SiO₂和盐酸不反应，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠，向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃，氢氧化铝分解得到氧化铝；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃．
（1）加入过量盐酸后的实验操是将不溶的固体与溶液分离；
（2）固体A为二氧化硅，可以制光纤、饰品、制硅、制玻璃等；
（3）溶液在氯化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水；
（4）Al与氧化铁在高温下反应生成Fe与氧化铝；
（5）根据Al元素守恒计算．

解答 解：根据工艺流程甲可知，铝土矿与盐酸反应时，SiO₂和盐酸不反应，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠，向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃，氢氧化铝分解得到氧化铝；
根据工艺流程乙可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体X为Fe₂O₃，滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量二氧化碳，沉淀Z为Al（OH）₃、硅酸，滤液K中含有NaHCO₃．
（1）加入过量盐酸后的实验操是将不溶的固体与溶液分离，应采取过滤方法分离，
故答案为：过滤；
（2）由上述分析可知，A为SiO₂，可以用于生产玻璃、制备光导纤维等，
故答案为：SiO₂；生产玻璃、制备光导纤维等；
（3）溶液在氯化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）Al与氧化铁在高温下反应生成Fe与氧化铝，反应方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（5）根据Al元素守恒，可以制得Al的质量为氧100吨×51%×$\frac{54}{102}$=27吨，
故答案为：27．

点评 本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式、化学计算等，难度中等，熟练掌握元素化合物的性质．