Question

3．工业上用铝土矿（主要成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如图所示：
（1）不溶物为SiO₂（写化学式，下同），滤液甲中的溶质为FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）滤液甲中含铝元素的溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液乙，发生此反应的反应物的物质的量之比为1：4．若使用氨水能否达到上述目的否（填“能”或“否”）．
（3）若向滤液甲中加入碘化钾溶液，相关的离子反应方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，从该溶液中获得碘单质需要加入四氯化碳（填试剂名称），振荡、静置，再经分液（填操作名称），蒸馏后即得到碘单质．
（4）③步骤中通入二氧化碳是过量的，写出此步发生的离子反应方程式：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若将铝土矿用过量氢氧化钠溶液溶解，过滤后向滤液中通入过量CO₂，再经过滤、加热得到的物质是Al₂O₃、SiO₂．
（6）②步骤得到的沉淀为灰绿色，沉淀变为红褐色需要较长时间，欲快速得到红褐色沉淀，可以向此沉淀中加入过量的A（填字母）
A．过氧化钠    B．氯水    C．稀硝酸     D．酸性高锰酸钾溶液．

Answer 1

分析 铝土矿加过量盐酸溶解，Fe₃O₄、Al₂O₃和HCl反应溶解，反应方程式分别为：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不与盐酸反应，所以沉淀为不溶物SiO₂；滤液甲中含有的阳离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子、亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀、氢氧化亚铁，最终生成氢氧化铁，生成的氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，所以沉淀的成分是氢氧化铁；滤液乙中含有偏铝酸钠和氯化钠，通入过量的二氧化碳可以得到碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氢氧化铝沉淀加热可以得到氧化铝，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，以此解答该题．

解答 解；铝土矿加过量盐酸溶解，Fe₃O₄、Al₂O₃和HCl反应溶解，反应方程式分别为：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不与盐酸反应，所以沉淀为不溶物SiO₂；滤液甲中含有的阳离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺、H⁺，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子、亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀、氢氧化亚铁，最终生成氢氧化铁，生成的氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，所以沉淀的成分是氢氧化铁；滤液乙中含有偏铝酸钠和氯化钠，通入过量的二氧化碳可以得到碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，氢氧化铝沉淀加热可以得到氧化铝，即2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
（1）由以上分析可知不溶物为SiO₂，滤液甲中的溶质为FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl，故答案为：SiO₂；FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、HCl；
（2）滤液甲中含铝元素的溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液乙，反应的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，发生此反应的反应物的物质的量之比为1：4，氢氧化铝与强碱反应，不溶于氨水，
故答案为：1：4；否；
（3）滤液甲含有Fe³⁺，具有氧化性，可与碘离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，从该溶液中获得碘单质需要加入四氯化碳进行萃取，然后分液、蒸馏可得到碘，
故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；四氯化碳；分液；
（4）滤液乙中含有偏铝酸钠和氯化钠，通入过量的二氧化碳可以得到碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）若将铝土矿用过量氢氧化钠溶液溶解，含有偏铝酸钠、硅酸钠，过滤后向滤液中通入过量CO₂，可生成氢氧化铝、硅酸沉淀，加热分解生成Al₂O₃、SiO₂，
故答案为：Al₂O₃、SiO₂；
（6））②步骤得到的沉淀为灰绿色，沉淀变为红褐色需要较长时间，欲快速得到红褐色沉淀，应加入具有强氧化性和碱性的物质，只有过氧化钠符合，
故答案为：A．

点评 本题以工艺流程题形式考查铝的化合物的性质、物质的分离提纯、以及化学用语书写等，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，难度中等，清楚工艺流程原理是关键，是对知识迁移的综合运用．