Question

【題目】鋁生產加工過程中產生大量的鋁灰，直接掩埋造成鋁資源浪費，還會帶來嚴重的污染。某鋁廠的鋁灰經分析所含主要物質如下：Al、Al2O3、AlN、SiO2、Fe2O3，其他雜質均不溶于稀硫酸。如圖是酸浸法用該鋁灰生產高純氧化鋁的生產流程：

已知：i.Fe3+ +K++ [Fe(CN)6]4-=K[Fe(CN)6Fe]↓

ii.AlN常溫下與水緩慢反應，酸性或堿性條件下反應較快

iii.NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液和乙醇

請回答：

(1)實驗室模擬工業生產①酸浸步驟的裝置如圖，該裝置的不合理之處為____。

(2)步驟③加入H2O2溶液的目的是________________。

(3)步驟④調節pH最合適的試劑是________________。

A.NaOH B.H2SO4 C.NH3·H2O D.Ca(OH)2

(4)步驟⑤吸濾瓶內液體高度快達到支管口位置時應拔掉瓶上橡皮管，_______，洗滌沉淀操作為_______________。

(5)寫出煅燒碳酸鋁銨中間體得到高純氧化鋁的化學方程式______________。

(6)已知Al3+對光的吸收與其濃度成線性關系，色度計傳感器可以測量某種波長的光穿過溶液的透射率確定溶液濃度。如圖是紅色光照下透光率(T)對應c(Al3+)的標準曲線。為測定鋁灰中鋁元素的回收率，準確稱取0.5000g鋁灰(折合鋁元素含量60.00%)進行制備高純氧化鋁的實驗，將所制得的粉末與固體NaOH反應后加水溶解、過濾，濾液定容到250mL容量瓶中。用移液管移取25.00mL到錐形瓶中，加2滴指示劑，滴加稀鹽酸至溶液體積變為50.00mL，NaAlO2恰好反應生成AlCl3。取該溶液于比色皿中進行色度檢測，測得溶液透光率為97.5，則鋁元素的回收率=_________。

Answer 1

【答案】尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體未處理 將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去 C 從吸濾瓶上口倒出濾液 往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復操作2~3次，直至濾液檢驗不出SO42-，再用少量乙醇淋洗 2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑ 90.0%

【解析】

(1)根據反應原理，觀察反應裝置和尾氣處理裝置，找出不合理之處；

(2)流程中步驟③是為了把鐵離子轉變為沉淀除去，那么加入H2O2溶液的目的也是與之關聯的，分析鐵元素的存在形態就可確定雙氧水的作用；

(3)步驟④調節pH最合適的試劑是誰？從反應的角度、不引入雜質離子的角度分析選擇；

(4)步驟⑤的操作要抓住其要點簡答；

(5)煅燒碳酸鋁銨中間體得到的產物，除了高純氧化鋁外，其余產物可以結合酸式碳酸鹽分解規律、不溶性堿分解規律、銨鹽非氧化還原分解規律獲得并據此寫化學方程式；

(6)獲得相關數據及題目提供的信息，可計算鋁元素的回收率；

(1) 鋁灰經分析所含主要物質如下：Al、Al2O3、AlN、SiO2、Fe2O3，在攪拌下，鋁灰和從分液漏斗加入的硫酸反應，產生的氣體有氨氣、氫氣等，可見裝置中尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體氫氣未處理；

答案為：尾氣無法用稀硫酸完全吸收或可燃性氣體未處理；

(2)流程中步驟③是為了把雜質中鐵元素轉變為沉淀除去，有大量鋁情況下，溶液中有鐵離子存在、也有亞鐵離子，則加入綠色氧化劑H2O2溶液的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去；

答案為：將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成沉淀除去；

(3)步驟④要制備NH4AlO(OH)HCO3，信息iii顯示——NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液，故要把酸性溶液調節成弱堿性，則可用堿性物質調節pH，為了避免引入新雜質最合適的試劑是氨水，則選C；

答案為：C；

(4)步驟⑤是用抽濾法分離出碳酸鋁銨中間體，吸濾瓶內液體高度快達到支管口位置時應拔掉瓶上橡皮管，從吸濾瓶上口倒出濾液；而洗滌沉淀的操作則為：往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復操作2~3次，直至濾液檢驗不出SO42-，再用少量乙醇淋洗，便于快速得到純凈干燥的固體（因為信息iii，NH4AlO(OH)HCO3難溶于堿性溶液和乙醇）；

答案為：從吸濾瓶上口倒出濾液；往過濾器中加水至沒過沉淀，待水濾出后，重復操作2~3次，直至濾液檢驗不出SO42-，再用少量乙醇淋洗；

(5)煅燒碳酸鋁銨中間體得到的產物，除了高純氧化鋁外，其余產物分別為氨氣、二氧化碳和水，則化學方程式為2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑；

答案為：2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3+2NH3↑+3H2O+2CO2↑；

(6)由圖知，透光率為97.5時，溶液中鋁離子的濃度為0.02mol/L，則結合其它相關數據，鋁元素的回收率= ；

答案為：90.0%。