Question

【題目】以粉煤灰（主要成分：Al2O3、SiO2、少量Fe2O3）為原料，制取Al2O3的部分工藝流程如下：

完成下列填空：

(1)鋁原子核外有_____種不同能量的電子，最外層電子的軌道式是_____________，上述流程涉及第二周期元素的原子半徑由小到大的順序是______________________________。

(2) “除鐵”是將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，反應的離子方程式為______________________，檢驗溶液中Fe3+是否除盡的方法是____________________________________________。

(3)解釋“結晶”過程中向AlCl3濃溶液中通入HCl氣體的原因。______________________

(4)上述流程可循環的物質是_______________。

(5)工業上將Al2O3溶解在熔化的冰晶石中電解獲得鋁，該反應的化學方程式為___________。

Answer 1

【答案】5 O<N<C Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑ 靜置，取上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色，則已除盡鐵元素，出現血紅色，則未除盡 AlCl3濃溶液中存在結晶平衡：AlCl3·6H2O（s） Al3++3Cl-+6 H2O 通入HCl氣體，增大Cl-濃度，使平衡左移，能得到更多的AlCl3·6H2O晶體 HCl 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑

【解析】

由流程圖可知，向粉煤灰中加入濃鹽酸，氧化鋁和氧化鐵溶于鹽酸生成氯化鋁和氯化鐵，二氧化硅不溶解，過濾得到含有氯化鋁和氯化鐵的濾液；向濾液中加入碳酸氫銨溶液，將氯化鐵轉化為氫氧化鐵沉淀除去，過濾得到含有氯化鋁溶液的濾液；氯化鋁溶液在氯化氫氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶得到六水氯化鋁，煅燒六水氯化鋁制得氧化鋁。

（1）鋁元素的原子序數為13，核外有13個電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，則鋁原子核外有1s、2s、2p、3s、3p共5種不同能量的電子，最外層電子的軌道式是；流程中涉及到的第二周期元素為C、N、O，同周期元素，從左到右原子半徑依次減小，則子半徑由小到大的順序是O<N<C，故答案為：5；；O<N<C；

(2)“除鐵”的過程是三價鐵離子與碳酸氫根離子發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，反應的離子方程式為Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑；若溶液中Fe3+除盡，向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不會變紅色，故答案為：Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑；靜置，取上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色，則已除盡鐵元素，出現血紅色，則未除盡；

（3）AlCl3濃溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O（S） Al3+（aq）+3Cl-（aq）+6 H2O（l），向AlCl3濃溶液中通入HCl氣體，增大溶液中Cl-濃度，使平衡向逆反應方向移，有利于AlCl3·6H2O晶體析出，故答案為：AlCl3濃溶液中存在結晶平衡：AlCl3·6H2O（S） Al3++3Cl-+6 H2O，通入HCl氣體，增大Cl-濃度，使平衡左移，能得到更多的AlCl3·6H2O晶體；

（4）氯化鋁溶液在氯化氫氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶得到六水氯化鋁的過程中消耗氯化氫，煅燒六水氯化鋁制得氧化鋁的同時有氯化氫生成，則流程可循環的物質是氯化氫，故答案為：HCl；

(5)工業上將Al2O3溶解在熔化的冰晶石中電解獲得鋁和氧氣，反應的化學方程式為2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑，故答案為：2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。