Question

工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化铝做冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

可供选择的试剂：稀盐酸、NaOH溶液、稀氨水，CO₂等
请写出你所设计的方案中各反应的化学方程式．
①________；
②________；
③________；
④________．

Answer 1

Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O    AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl    Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃    2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O
分析：氧化铝是两性氧化物，既溶液强酸又溶于强碱．只Fe₂O₃溶于强酸，不溶于碱，SiO₂只溶于强碱，不溶于酸．
若①为盐酸时，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液．试剂③为二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝；
若①为氢氧化钠时，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁．②为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入②得到滤液．试剂③为氨水，将铝离子转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝．
解答：方案一：若①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．②为氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液．试剂③为二氧化碳，将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝．
①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，
氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O．
故答案为：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O；
②氯化铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠与氯化钠，反应方程式为AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，
氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁和氯化钠，反应方程式为 FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl．
故答案为：AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl；
③四羟基合铝酸钠溶液与二氧化碳反应，生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应方程式为Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
④氢氧化铝加热分解生成氧化铝和水，反应方程式为2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O．
（或若①为氢氧化钠溶液，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁．②为盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入②得到滤液．试剂③为氨水，将铝离子转化为氢氧化铝沉淀．加热分解得氧化铝．
①Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na〔Al（OH）₄〕、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②Na〔Al（OH）₄〕+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；
③AlCl₃+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄Cl；④2Al（OH）₃═Al₂O₃+3H₂O．）
点评：本题以框图题形式考查铝的化合物的性质，难度中等，清楚提取的操作过程原理，是对知识迁移的综合运用，