Question

2．工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取金属铝的生产过程如下框图：

请回答下列问题：
（1）写出铝土矿与氢氧化钠溶液反应的离子方程式Al₂O₃+2OH^-→2AlO₂^-+H₂O．
（2）沉淀C的化学式为Fe₂O₃，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作颜料．
（3）在实验室中欲从溶液E中得到较纯净的固体NaOH，需要进行的操作顺序是：加热浓缩或蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤洗涤．
（4）生产过程中，可以循环使用的物质有四种，除NaOH、H₂O以外，另外两种物质是CaO、CO₂（填化学式）．

Answer 1

分析 铝土矿中含有氧化铝和氧化铁，向铝土矿中加入NaOH溶液，发生反应Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化铁不溶于NaOH溶液，然后过滤，得到溶液B为NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C为Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，发生反应2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后过滤得到沉淀Al（OH）₃和NaHCO₃溶液，向溶液中加入CaO，发生反应NaHCO₃+CaO═NaOH+CaCO₃↓，然后过滤，将NaOH循环利用；将Al（OH）₃加热得到Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al．以此解答该题．

解答 解：铝土矿中含有氧化铝和氧化铁，向铝土矿中加入NaOH溶液，发生反应Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，氧化铁不溶于NaOH溶液，然后过滤，得到溶液B为NaOH、NaAlO₂混合溶液，沉淀C为Fe₂O₃，向溶液B中通入CO₂，发生反应2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-、2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O，然后过滤得到沉淀Al（OH）₃和NaHCO₃溶液，向溶液中加入CaO，发生反应NaHCO₃+CaO═NaOH+CaCO₃↓，然后过滤，将NaOH循环利用；将Al（OH）₃加热得到Al₂O₃，电解熔融Al₂O₃得到Al．
（1）只有氧化铝与氢氧化钠反应，方程式为Al₂O₃+2 OH^-→2AlO₂^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2 OH^-→2AlO₂^-+H₂O；
（2）由以上分析可知沉淀C为Fe₂O₃，可用于做颜料，故答案为：Fe₂O₃；颜料；
（3）从溶液中得到氢氧化钠晶体，可加热浓缩或蒸发浓缩，然后趁热过滤，冷却结晶并过滤洗涤，故答案为：加热浓缩或蒸发浓缩；冷却结晶；过滤洗涤；
（4）煅烧碳酸钙得到CaO和CO₂，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO，所以CaO和CO₂能循环利用，
故答案为：CaO；CO₂．

点评 本题考查物质分离和提纯以及制备，侧重考查学生分析及知识运用能力，明确物质性质及基本操作方法、反应原理即可解答，知道常见元素化合物知识及常见离子检验方法，题目难度不大．