Question

（2013?德州模拟）Ⅰ．工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝．纯净氧化铝的熔点很高（约2045℃），在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石（Na₃AlF₆）在1000℃左右就可以得到熔融体．
图1是电解槽的示意图．

（1）写出电解时阴扳的电极反应式

Al³⁺+3e^-=Al

．
（2）电解过程中生成的氧气全部与石墨电极反应生成C0和C0₂气体．因此，需要不断补充石墨电极．工业生产中，每生产9t铝阳极损失5.4t石墨．生成的二氧化碳的物质的量为

5×10⁴

Ⅱ．工业上用铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还含有Fe₂0₃、Si0₂）提取氧化铝做冶炼铝的原料．其中一种提取的搡作过程如（图2）：
请回答下列问题：
（1）请写出甲溶液中通入足量二氧化碳生成氢氧化铝的离子方程式

AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓

．
（2）沉淀乙是Fe₂0₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置盐酸，写出反应的离子方程式

Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O

，充分反应后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红褐色固体，用简要的文字和化学方程式说明这一变化过程

FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热促进水解，且盐酸易挥发，化学平衡正向移动，生成氢氧化铁，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁，2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O

．
（3）上述提取氧化铝的方法叫碱溶法．工业生产中还有一种酸溶法．
第一步：向铝土矿中加盐酸，然后过滤；第二步：处理得到的滤液．请你思考第二步操作中使用的化学试剂是

NaOH溶液或强碱溶液

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）由电解装置可知，阴极上铝离子得到电子；
（2）生产9t铝阳极，转移电子为

9×106

27

×3=10⁶，5.4t石墨的物质的量为

5.4×106

12

，石墨电极反应生成C0和C0₂气体，结合电子守恒计算；
Ⅱ．（1）甲中含偏铝酸根离子，通入足量二氧化碳生成氢氧化铝；
（2）沉淀乙是Fe₂0₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置盐酸，只有Fe₂0₃与酸反应，Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，铁离子水解生成氢氧化铁，加热促进水解，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁；
（3）提取氧化铝，加盐酸氧化铝、氧化铁与酸反应，则处理废液的目的是将铝离子、铁离子分离，应选择强碱．

解答：解：Ⅰ．（1）由电解装置可知，阴极上铝离子得到电子，电极反应为Al³⁺+3e^-=Al，故答案为：Al³⁺+3e^-=Al；
（2）生产9t铝阳极，转移电子为

9×106

27

×3=10⁶，5.4t石墨的物质的量为

5.4×106

12

，石墨电极反应生成C0和C0₂气体，设生成二氧化碳为x，由电子守恒可知，
x×（4-0）+（

5.4×106

12

-x）×（2-0）=10⁶，解得x=5×10⁴，故答案为：5×10⁴；
Ⅱ．（1）甲中含偏铝酸根离子，通入足量二氧化碳生成氢氧化铝，离子反应为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（2）沉淀乙是Fe₂0₃和Si0₂的混合物，向其中加入足置盐酸，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，铁离子水解，FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热促进水解，且盐酸易挥发，化学平衡正向移动，生成氢氧化铁，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁，2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热促进水解，且盐酸易挥发，化学平衡正向移动，生成氢氧化铁，最后灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁，2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；
（3）提取氧化铝，加盐酸氧化铝、氧化铁与酸反应，则处理废液的目的是将铝离子、铁离子分离，应选择强碱，所以步骤二中的化学试剂为NaOH溶液或强碱溶液，
故答案为：NaOH溶液或强碱溶液．

点评：本题考查电解原理及混合物的分离，明确流程中发生的反应及电解原理即可解答，（2）为解答的难点，注意电子守恒的应用，题目难度中等．