Question

【题目】某课外小组研究铝土矿中Al2O3的含量。已知铝土矿的主要成分是Al2O3，杂质是Fe2O3、SiO2等。从铝土矿中提取Al2O3的过程如下：

（1）流程甲中加入盐酸后生成Fe3+的离子方程式为____________；固体A_____(填化学式)，写出沉淀F转化为氧化铝的化学方程式是_______________。

（2）流程乙中向铝土矿中加入过量烧碱溶液后，发生反应的离子方程式是______、________；沉淀Z为_______(填化学式)。由溶液K生成沉淀M的离子方程式是__________。

（3）流程乙中将实验过程中所得固体精确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，则该铝土矿中Al2O3的质量分数是________(保留一位小数)。

（4）工业上制取AlCl3：用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应，每消耗0.5mol碳单质，转移1mol电子，反应的化学方程式是______。

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2O SiO2 2Al(OH)3Al2O3+3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- SiO2+2OH- =SiO32- +H2O H2SiO3 Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 65.4% Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO

【解析】

铝土矿的主要成分是Al2O3，杂质是Fe2O3、SiO2等。流程甲：铝土矿中加入过量盐酸，氧化铝和氧化铁能够被盐酸溶解，二氧化硅不能，因此固体A为SiO2，滤液B中含有氯化铝、氯化铁等，滤液B中加入过量的烧碱，氯化铝、氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，沉淀C为氢氧化铁，滤液D为NaAlO2，滤液D中通入过量的二氧化碳得到的沉淀F为Al(OH)3，滤液E中含有NaHCO3，灼烧氢氧化铝得到Al2O3；

流程乙：铝土矿中加入过量的烧碱溶液，氧化铝和二氧化硅能够被氢氧化钠溶解，氧化铁不能，因此固体X为Fe2O3，滤液Y含有偏铝酸钠、硅酸钠；滤液Y中加入过量的盐酸，得到沉淀Z为硅酸，溶液K中含有氯化铝，溶液K中加入氨水可生成Al(OH)3，灼烧氢氧化铝得到Al2O3，据此分析解答。

(1)流程甲中加入盐酸，氧化铝和氧化铁能够被盐酸溶解，二氧化硅不能，其中生成Fe3+的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，得到的固体A为SiO2，根据上述分析，沉淀F为Al(OH)3，氢氧化铝受热分解生成氧化铝，反应的方程式为2Al(OH)3Al2O3+3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；SiO2；2Al(OH)3Al2O3+3H2O；

(2)流程乙中铝土矿中加入过量的烧碱溶液，氧化铝和二氧化硅能够被氢氧化钠溶解，氧化铁不能，发生反应的离子方程式有Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-、SiO2+2OH- =SiO32- +H2O；根据上述分析，沉淀Z为硅酸，化学式为H2SiO3；溶液K中含有氯化铝，溶液K中加入氨水可生成Al(OH)3，反应的离子方程式为Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，故答案为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-；SiO2+2OH- =SiO32- +H2O；H2SiO3；Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

(3)流程乙中将实验过程中所得固体精确称量，发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，说明铝土矿中Al2O3的质量分数和氢氧化铝中氧化铝的质量分数是相同的。因为氢氧化铝可以写成Al2O33H2O的形式，所以Al2O3的质量分数是×100%=65.4%，故答案为：65.4%；

(4)工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，每消耗0.5mol碳单质，转移1mol电子，则应生成CO，反应的化学方程式为Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO，故答案为：Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。