Question

3．铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中，工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如图1．

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性．
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素（注明试剂、现象）；
②由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（2）新型铝空气电池具有比能量大、质量轻、无毒和危险性等优点．Al电极易被NaOH溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一，电极被腐蚀的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑
（3）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．图3为铝材表面处理的一种方法
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，原理是Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O（用离子方程式表示）．为将碱洗槽液中铝元素以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的b
a．NH₃         b．CO₂        c．NaOH      d．HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄ 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，则阳极电极反应为2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；取少量废电解液，加入NaHCO₃，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓．（用离子方程式表示）．

Answer 1

分析 铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入盐酸，过滤得SiO₂沉淀，滤液A为到氯化铝、氯化铁、氯化亚铁混合溶液，加入适量的漂白粉氧化除铁得沉淀为氢氧化铁，滤液B为氯化铝溶液，
（1）①滤液B中如果有铁元素，主要是氯化铁，铁离子可以用KSCN溶液检验；
②滤液B加入浓盐酸抑制氯化铝的水解，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，可得氯化铝晶体；
（2）铝为活泼金属，既能与酸反应，又能与碱反应；
（3）①铝材表面的自然氧化膜是氧化铝，碱洗应用了氧化铝的两性，故反应离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；因碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解；
②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀．

解答 解：（1）①滤液B中如果有铁元素，主要是氯化铁，铁离子可以用KSCN溶液检验，具体方法是取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素，
故答案为：取少量滤液B，加入KSCN溶液，若不变红，再加入氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素；
②加入浓盐酸抑制氯化铝的水解，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，
故答案为：冷却结晶；过滤；
（2）Al电极易被NaOH溶液腐蚀，即铝与氢氧化钠反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）①铝材表面的自然氧化膜是氧化铝，Al₂O₃具有两性，既能与强碱反应也能与强酸反应生成盐和水，碱洗除氧化膜，故反应离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2[AlO₂]^-+H₂O；b；
②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al³⁺，和HCO₃^-发生了互促水解．3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓；或HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀，
故答案为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓．

点评 本题考查了铁、铝性质的综合应用和氧化铝提纯制备流程分析应用以及新型电池，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，为易错点，题目难度中等．