Question

2．元素鋁是在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛的金屬元素．
（1）氧化鋁是一種耐高溫材料，也是工業(yè)上制取鋁的原料．從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取氧化鋁的兩種工藝流程如圖所示：

①固體A的主要成分是SiO₂（填化學(xué)式，下同），固體X的主要成分是Fe₂O₃、MgO
②濾液E中溶質(zhì)的主要成分是，寫(xiě)出該溶質(zhì)的一種用途：純堿或作發(fā)酵粉
③在濾液D中通入過(guò)量CO₂時(shí)反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、OH^-+CO₂=HCO₃^-
（2）工業(yè)上電解氧化鋁冶煉鋁時(shí)加入冰晶石（Na₃AlF₆）的作用是．在電解池的工作過(guò)程中，需要不斷補(bǔ)充陽(yáng)極材料（石墨），原因是電解時(shí)生成的O₂在高溫時(shí)會(huì)和石墨電極發(fā)生反應(yīng)，消耗石墨．
（3）一種新型高效凈水劑PAFC--聚合氯化鐵鋁AlFe（OH）_nC_16-n]m（n＜5，m＜10）可廣泛應(yīng)用于日常生活用水和工業(yè)污水的處理．下列有關(guān)PAFC的說(shuō)法正確的是BC （填序號(hào)）．
A．PAFC中鐵元素顯+2價(jià)
B．PAFC用于凈水時(shí)，比用相同物質(zhì)的量的氯化鋁和氯化鐵的pH改變小
C．PAFC可看作一定比例的氯化鐵與氯化鋁水解的中間產(chǎn)物
D．PAFC在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性溶液中都能穩(wěn)定存在．

Answer 1

分析 （1）由工藝流程甲可知，鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)），鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過(guò)量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，所以向?yàn)V液D中通入過(guò)量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過(guò)量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃，以此來(lái)解答．
（2）由于氧化鋁的熔點(diǎn)較高，需加冰晶石降低氧化鋁的熔點(diǎn)，降低成本；電解時(shí)生成的O₂在高溫時(shí)會(huì)和石墨電極發(fā)生反應(yīng)，消耗石墨電極；
（3）A．依據(jù)化合物元素化合價(jià)代數(shù)和為0分析計(jì)算；
B．它用于凈化水時(shí)對(duì)水的pH的改變，比相同量的AlCl₃和FeCl₃都大；
C．這種堿式鹽可看做FeC_l3、AlCl₃水解的中間產(chǎn)物；
D．它在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中都不能穩(wěn)定存在．

解答 解：（1）由工藝流程甲可知，鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)），鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過(guò)量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，所以向?yàn)V液D中通入過(guò)量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過(guò)量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃．
①根據(jù)工藝流程甲可知，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，則固體A為SiO₂；根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體X為Fe₂O₃、MgO，故答案為：SiO₂；Fe₂O₃、MgO；
②濾液E中含有NaHCO₃，其中NaHCO₃可制純堿或作發(fā)酵粉，故答案為：NaHCO₃；純堿或作發(fā)酵粉；
③濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，在濾液D中通入過(guò)量CO₂，發(fā)生的反應(yīng)有：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，OH^-+CO₂=HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；OH^-+CO₂=HCO₃^-；
（2）由于氧化鋁的熔點(diǎn)較高，工業(yè)上電解氧化鋁冶煉鋁時(shí)加入冰晶石（Na₃AlF₆）助熔（或降低氧化鋁的熔點(diǎn)）；電解時(shí)生成的O₂在高溫時(shí)會(huì)和石墨電極發(fā)生反應(yīng)，消耗石墨電極，所以要不斷補(bǔ)充陽(yáng)極材料（石墨），
故答案為：作助熔劑（或降低氧化鋁的熔點(diǎn)）；電解時(shí)生成的O₂在高溫時(shí)會(huì)和石墨電極發(fā)生反應(yīng)，消耗石墨；
（3）A．陰離子總價(jià)態(tài)：6-n+n=6，鋁只有+3價(jià)，所以Fe就是6-3=3，外面的m只是表示這樣一個(gè)分子聚合度，與價(jià)態(tài)無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．PAFC用于凈水時(shí)，氫氧根離子的存在對(duì)水的電離期待抑制作用，比用相同量的氯化鋁和氯化鐵對(duì)水的pH改變小，故B正確；
C．PAFC是堿式復(fù)鹽可看作一定比例的氯化鐵與氯化鋁水解的中間產(chǎn)物，故C正確；
D．PAFC是堿式復(fù)鹽，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中都不能穩(wěn)定存在，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化鋁提取工藝流程為載體考查混合物分離實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及無(wú)機(jī)物推斷、元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、除雜的方法、離子方程式等，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．