Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質)是工業上制取鋁的原料。實驗室模擬工業上以鋁土礦為原料制銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2]的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

(1)固體a的化學式為________，固體b化學式為________，Ⅲ中通入足量CO2氣體發生反應的離子方程式為________________。

(2)由Ⅴ制取銨明礬溶液的化學方程式為__________________。

(3)由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是__________________，由銨明礬溶液中制銨明礬晶體的操作是__________________。

(4)如果先向鋁土礦加入過量氫氧化鈉，再加入過量鹽酸，此時首先出現的固體a是__________。

Answer 1

【答案】SiO2 Fe(OH)3 +CO2+2H2O===+Al(OH)3↓ Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O 過濾 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌 Fe2O3

【解析】

（1）鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學式為SiO2；鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，生成鐵離子和鋁離子，加入過量的燒堿，鋁離子變為NaAlO2溶液，反應的離子方程式為：鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，所以固體b化學式為Fe(OH)3；Ⅲ中偏鋁酸鈉溶液通入足量CO2氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

綜上所述，本題答案是：SiO2；Fe(OH)3；AlO2- +CO2+2H2O===HCO3-+Al(OH)3↓。

(2)根據流程可知，Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明礬溶液，反應的化學方程式為：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O；

綜上所述，本題答案是：Al2O3+4H2SO4+2NH3===2NH4Al(SO4)2+3H2O。

（3）根據流程可知，Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ操作中都涉及到了固液分離操作，所以Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是過濾；從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌。

綜上所述，本題答案是：過濾 ；蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌。

(4) 鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質)，如果先向鋁土礦加入過量氫氧化鈉，氧化鋁、二氧化硅均溶于強堿溶液生成偏鋁酸鈉和硅酸鈉溶液，氧化鐵不溶與氫氧化鈉，此時首先出現的固體a是 Fe2O3；

綜上所述，本題答案是：Fe2O3。