Question

【題目】鋁是地殼中含量最多的金屬元素，其單質和化合物廣泛應用于日常生活中。

(1)鋁粉和鐵的氧化物(FeO-Fe2O3)可配成鋁熱劑用于焊接鋼軌，反應的化學方程式是____。

(2)以鋁土礦(主要成分為Al2O3.含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料生產鋁和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]的一種工藝流程如下（已知:SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉(NaAlSiO4·nH2O)沉淀）。

①實驗前，要將鋁土礦粉粹的目的是_______。

②用氧化物的形式表示鋁硅酸鈉的化學式________。

③步驟②涉及到的離子方程式是: _______。

④寫出利用Al2O3制備金屬Al的化學方程式: _______。

⑤若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節兩種產品的產量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質的量之比為1:1,則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質的量之比為_______。

Answer 1

【答案】8A1+3FeO·Fe2O34Al2O3+9Fe增大接觸面積，提高反應速率，提高原科轉化率Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2OAlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-2Al2O3(熔融)4A1+3O2↑大于3:10

【解析】

(1) 鋁粉和鐵的氧化物(FeO-Fe2O3)反應的生成鐵和氧化鋁，方程式為： 8A1+3FeO·Fe2O34Al2O3+9Fe。(2) 鋁土礦中加入氫氧化鈉，其中Al2O3和SiO2與氫氧化鈉反應，而Fe2O3不反應，SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，濾渣為氧化鐵和鋁硅酸鈉(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，溶液a中為偏鋁酸鈉，加入碳酸氫鈉后生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁，氧化鋁再與氨氣反應生成銨明礬溶液。

①實驗前，要將鋁土礦粉粹的目的增大接觸面積，提高反應速率，提高原科轉化率；②按金屬氧化物、二氧化硅、水的順序書寫鋁硅酸鈉NaAlSiO4·nH2O，其中金屬氧化物按金屬的活動性順序書寫，表示為Na2O·Al2O3·2SiO2 2nH2O；③步驟②涉及到的反應為偏鋁酸鈉和碳酸氫鈉反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，離子方程式為AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-；④氧化鋁電解得到金屬鋁，方程式為：2Al2O3(熔融)4A1+3O2↑；⑤若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節兩種產品的產量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質的量之比為1：1,根據Al2O3--2NH4Al(SO4)2·12H2O—4H2SO4，2Al2O3—2Al2(SO4)3—6H2SO4，分析，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質的量之比為3:10，因為SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉(NaAlSiO4·nH2O)沉淀，消耗一部分氧化鋁，所以二者比例大于3:10。