Question

工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂）提取氧化鋁做冶煉鋁的原料，提取的操作過(guò)程如下：

可供選擇的試劑：稀鹽酸、NaOH溶液、稀氨水，CO₂等
請(qǐng)寫(xiě)出你所設(shè)計(jì)的方案中各反應(yīng)的化學(xué)方程式．
①________；
②________；
③________；
④________．

Answer 1

Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O    AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，F(xiàn)eCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl    Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃    2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O
分析：氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿．只Fe₂O₃溶于強(qiáng)酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強(qiáng)堿，不溶于酸．
若①為鹽酸時(shí)，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．②為氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為二氧化碳，將偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁；
若①為氫氧化鈉時(shí)，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵．②為鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁．
解答：方案一：若①為鹽酸，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅．②為氫氧化鈉溶液，除去鐵離子，將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為二氧化碳，將偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁．
①氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，
氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵與水，反應(yīng)方程式為 Fe₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O．
故答案為：Al₂O₃+6HCl═2AlCl₃+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl═2Fe₂Cl₃+3H₂O；
②氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉與氯化鈉，反應(yīng)方程式為AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，
氯化鐵與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵和氯化鈉，反應(yīng)方程式為 FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl．
故答案為：AlCl₃+4NaOH═Na〔Al（OH）₄〕+3NaCl，F(xiàn)eCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl；
③四羥基合鋁酸鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)，生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)方程式為Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
④氫氧化鋁加熱分解生成氧化鋁和水，反應(yīng)方程式為2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：2Al（OH）₃Al₂O₃+3H₂O．
（或若①為氫氧化鈉溶液，則在①得到濾液中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣為氧化鐵．②為鹽酸，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入②得到濾液．試劑③為氨水，將鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀．加熱分解得氧化鋁．
①Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na〔Al（OH）₄〕、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②Na〔Al（OH）₄〕+4HCl═AlCl₃+NaCl+4H₂O、Na₂SiO₃+2HCl═H₂SiO₃↓+2NaCl；
③AlCl₃+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄Cl；④2Al（OH）₃═Al₂O₃+3H₂O．）
點(diǎn)評(píng)：本題以框圖題形式考查鋁的化合物的性質(zhì)，難度中等，清楚提取的操作過(guò)程原理，是對(duì)知識(shí)遷移的綜合運(yùn)用，