Question

鋁土礦的主要成分是Al₂O₃和雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃等．從鋁土礦中提煉Al₂O₃的流程如下：

濾液III主要溶質(zhì)能用于泡沫滅火器，回答下列問題：
（1）電解制鋁的陰極材料是（鋼板、石墨）

 

，陽極電極反應(yīng)式

 

．
（2）溶液I溶質(zhì)的化學(xué)式是

 

，溶液I如用鹽酸，缺點1是（離子方程式表示）

 

，
缺點2是

 

．
（3）濾液III主要溶質(zhì)的俗名是

 

．
（4）上述濾渣I～I(xiàn)II中，有一種的主要成分與水泥的主要成分之一相同，該物質(zhì)是

 

，為了反應(yīng)快速、完全，過濾之前還應(yīng)有的操作是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：鋁土礦的主要成分Al₂O₃和雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃等，由流程可知，濾液Ⅱ通入過量氣體A得到濾液Ⅲ與濾渣Ⅲ，濾渣Ⅲ煅燒得到氧化鋁，濾液Ⅲ主要溶質(zhì)能用于泡沫滅火器，故濾渣Ⅲ為Al（OH）₃，氣體A應(yīng)該為CO₂，濾液Ⅲ主要溶質(zhì)為NaHCO₃，濾液Ⅰ與CaO處理后得到偏鋁酸鹽，由于氫氧化鈣的溶解性較小，不適合將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，故濾液Ⅱ中Al元素以偏鋁酸根形式存在，則溶液Ⅰ為強堿，應(yīng)是NaOH，故濾渣Ⅰ為Fe₂O₃，濾液Ⅰ中含有硅酸鈉、偏鋁酸鈉及過量的NaOH，經(jīng)CaO處理后得到濾渣Ⅱ為CaSiO₃．
（1）電解熔融氧化鋁制備鋁，氧離子在陽極失去電子生成氧氣，陽極材料易與氧氣反應(yīng)，容易損耗，而陰極不反應(yīng)，考慮經(jīng)濟效益，陰極為鋼板、陽極為石墨；
（2）溶液I如用鹽酸，鹽酸可以與氧化鐵反應(yīng)生成氯化鐵，且鹽酸易揮發(fā)，且用CaO處理濾液Ⅰ時，Al元素會部分轉(zhuǎn)化為沉淀，Al元素利用率降低；
（3）濾液Ⅲ主要溶質(zhì)為NaHCO₃；
（4）水泥的主要成分為硅酸鹽；為了反應(yīng)快速、完全，過濾之前通常進(jìn)行攪拌．

解答： 解：鋁土礦的主要成分Al₂O₃和雜質(zhì)SiO₂、Fe₂O₃等，由流程可知，濾液Ⅱ通入過量氣體A得到濾液Ⅲ與濾渣Ⅲ，濾渣Ⅲ煅燒得到氧化鋁，濾液Ⅲ主要溶質(zhì)能用于泡沫滅火器，故濾渣Ⅲ為Al（OH）₃，氣體A應(yīng)該為CO₂，濾液Ⅲ主要溶質(zhì)為NaHCO₃，濾液Ⅰ與CaO處理后得到偏鋁酸鹽，由于氫氧化鈣的溶解性較小，不適合將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，故濾液Ⅱ中Al元素以偏鋁酸根形式存在，則溶液Ⅰ為強堿，應(yīng)是NaOH，故濾渣Ⅰ為Fe₂O₃，濾液Ⅰ中含有硅酸鈉、偏鋁酸鈉及過量的NaOH，經(jīng)CaO處理后得到濾渣Ⅱ為CaSiO₃．
（1）電解熔融氧化鋁制備鋁，氧離子在陽極失去電子生成氧氣，陽極電極反應(yīng)式為：2O^2--4e^-=O₂↑，陽極材料易與氧氣反應(yīng)，容易損耗，而陰極不反應(yīng)，考慮經(jīng)濟效益，陰極為鋼板、陽極為石墨，
故答案為：鋼板；2O^2--4e^-=O₂↑；
（2）有上述分析可知，溶液I溶質(zhì)的化學(xué)式是NaOH；溶液I如用鹽酸，鹽酸可以與氧化鐵反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)；反應(yīng)離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，且鹽酸易揮發(fā)，污染空氣，浪費原料，且用CaO處理濾液Ⅰ時，Al元素會部分轉(zhuǎn)化為沉淀，Al元素利用率降低，
故答案為：NaOH；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；鹽酸易揮發(fā)，污染空氣，浪費原料；
（3）濾液Ⅲ主要溶質(zhì)為NaHCO₃，俗稱小蘇打，故答案為：小蘇打；
（4）水泥的主要成分為硅酸鹽，故濾渣I～I(xiàn)II中CaSiO₃與水泥的主要成分之一相同，為了反應(yīng)快速、完全，過濾之前還應(yīng)有的操作是攪拌，
故答案為：CaSiO₃；攪拌．

點評：本題考查物質(zhì)分離和提純，側(cè)重考查鋁及其化合物的性質(zhì)，正確理解流程圖中各個步驟反應(yīng)原理及基本操作是解本題關(guān)鍵，同時考查學(xué)生分析問題、基本操作及靈活運用知識解答問題能力，綜合性較強，難度中等．