Question

從鋁土礦(主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質)中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下：

請回答下列問題：
(1)流程甲加入鹽酸后生成Al^3＋的離子方程式為                                   。
(2)流程乙加入燒堿后生成SiO₃^2-的離子方程式為                                   。
(3)驗證濾液B含Fe^3＋，可取少量濾液并加入       (填試劑名稱)。
(4)濾液E、K中溶質的主要成分是       (填化學式)，寫出該溶質的一種用途：       。
(5)已在298 K時，Mg(OH)₂的溶度積常數K_sp＝5.6×10^－12。取適量的濾液B，加入一定量的燒堿至達到沉淀溶解平衡，測得pH＝13，則此溫度下殘留在溶液中的c(Mg^2＋)＝       。

Answer 1

(1)Al₂O₃＋6H^＋=2Al^3＋＋3H₂O (2)SiO₂＋2OH^－=SiO₃^2-＋H₂O (3)硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案) (4)NaHCO₃；制純堿(或做發酵粉等合理答案)(5)5.6×10^－10 mol·L^－1

本題考查從鋁土礦中提取氧化鋁的工藝流程。鋁土礦中的成分能與HCl反應的有Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO，不反應的是SiO₂，所以固體A為SiO₂，濾液B中有Al^3＋、Fe^3＋、Mg^2＋，再加入過量燒堿，Al^3＋＋4OH^－=[Al(OH)₄]^－，Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓，Mg^2＋＋2OH^－=Mg(OH)₂↓，沉淀C為Fe(OH)₃、Mg(OH)₂的混合物，濾液D中為Na[Al(OH)₄]、NaOH(過量)，Na[Al(OH)₄]能與CO₂反應，Na[Al(OH)₄]＋CO₂(過量)=Al(OH)₃↓＋NaHCO₃，故濾液E為NaHCO₃，沉淀F為Al(OH)₃，Al(OH)₃灼燒得到Al₂O₃。鋁土礦中能與NaOH溶液反應的有Al₂O₃、SiO₂，所以固體X為Fe₂O₃、MgO，Al₂O₃＋2NaOH＋3H₂O=2Na[Al(OH)₄]，SiO₂＋2NaOH=Na₂SiO₃＋H₂O。(5)中應用K_sp的有關計算，K_sp＝c(Mg^2＋)·c²(OH^－)，c(OH^－)＝1.0×10^－1 mol·L^－1，所以c(Mg^2＋)＝＝＝5.6×10^－10(mol·L^－1)。