Question

（2009?沈阳一模）铝是国民经济发展的重要材料，在众多的金属中仅次于钢铁．下图是从铝土矿X中提取其主要成分的两种相互结合的方案示意图．已知A为红褐色沉淀，D、F为白色沉淀，F经失水转化为G，G被誉为信息高速公路的骨架．

（1）结合从铝土矿X中提取其主要成分的两种相互结合的方案回答：
①X的主要成分是

Al₂O₃

、

Fe₂O₃

、

SiO₂

 （用氧化物的化学式表示）．
②要使X的利用率最高，则方案一与方案二所取矿石的质量比为

3：1

；
用相关的离子方程式来解释确定该质量比的依据

Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓

．
（2）自从科学家发明了电解法冶炼铝的方法之后，铝及其合金被广泛地应用．为了测试盛装饮料的易拉罐中铝元素的含量，某实验小组将ag干燥的易拉罐外皮溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为c L；（该数据为多次平行实验测定结果的平均值，并已换算为标准状况）
①根据该方案测定的结果计算，易拉罐外皮中铝元素的质量分数为

45c

56a

×100%

②若排除实验仪器和操作的影响因素，针对上述方案测定结果的准确性做出判断（用“偏高、偏低、不能确定”表示）并说明理由．

不能确定，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反应放出H₂的金属单质，会导致结果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，与硫酸反应不放出H₂，且含铝元素，会导致结果偏低；上述情况的存在，且无法判断含量，所以不能确定．

．

Answer 1

分析：已知A为红褐色沉淀判断为Fe（OH）₃，D、F为白色沉淀，F经失水转化为G，G被誉为信息高速公路的骨架推断为SiO₂，F为H₂SiO₃，分析流程结合铝土矿提取目的可知，E为Al₂O₃，D为Al（OH）₃，C为AlCl₃，B为NaAlO₂，W溶液中含有铁元素和铝元素，所以铝土矿中含有的元素为铁元素、铝元素、硅元素，氧化物为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，依据流程转化关系H为Fe₂O₃，N溶液中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，依据推断分析选项回答问题．

解答：解：已知A为红褐色沉淀判断为Fe（OH）₃，D、F为白色沉淀，F经失水转化为G，G被誉为信息高速公路的骨架推断为SiO₂，F为H₂SiO₃，分析流程结合铝土矿提取目的可知，E为Al₂O₃，D为Al（OH）₃，C为AlCl₃，B为NaAlO₂，W溶液中含有铁元素和铝元素，所以铝土矿中 含有的元素为铁元素、铝元素、硅元素，氧化物为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，依据流程转化关系H为Fe₂O₃，N溶液中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，
（1）①结合从铝土矿X中提取其主要成分的两种相互结合的方案分析可知，铝土矿中的主要成分为：Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，
故答案为：Al₂O₃；Fe₂O₃；SiO₂；
②要使X的利用率最高，则方案一与方案二所取矿石的质量比为可以依据铝元素守恒分析，方案一酸溶后加入过量氢氧化钠溶液生成的是偏铝酸钠，方案二是碱溶后加入过量盐酸溶液生成的是氯化铝溶液，氯化铝和偏铝酸钠混合生成氢氧化铝沉淀，Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，所以利用率最高需要方案一生成的偏铝酸钠和方案二生成的氯化铝物质的量之比为3；1，所以需要的铝土矿质量比应为3：1，
故答案为：3：1；Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
（2）①依据铝和氢氧化钠溶液反应的化学方程式反应计算反应的铝的质量，标准状况生成的氢气物质的量=

cL

22.4L/mol

=

c

22.4

mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2                      3
n（Al）                 

c

22.4

mol
n（Al）=

2c

3×22.4

mol；
易拉罐外皮中铝元素的质量分数=

2c 3×22.4 mol×27g/mol

ag

=

45c

56a

×100%，
故答案为：

45c

56a

×100%；
②易拉罐外皮含有氧化铝、其他和酸反应生成氢气的金属，会对测定结果造成误差，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反应放出H₂的金属单质，会导致结果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，与硫酸反应不放出H₂，且含铝元素，会导致结果偏低；上述情况的存在，且无法判断含量，所以不能确定；
故答案为：不能确定，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反应放出H₂的金属单质，会导致结果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，与硫酸反应不放出H₂，且含铝元素，会导致结果偏低；上述情况的存在，且无法判断含量，所以不能确定．

点评：本题考查了物质转化关系的推断分析，反应特征和反应产物分析是解题关键，主要是铝及其化合物性质的分析判断，题目难度中等．