Question

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下：

請回答下列問題：
（1）向濾液Y中通入少量CO₂時生成的沉淀只有F，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

；判斷OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-結(jié)合H⁺能力由強(qiáng)到弱的順序為：

 

．
（2）流程乙加入燒堿后生成SiO₃^2-的離子方程式為

 

．
（3）欲檢驗濾液D中是否含有Fe³⁺，請寫出檢驗該離子的實(shí)驗操作：

 

．
（4）濾液E、K中相同的溶質(zhì)為

 

（填化學(xué)式），將該物質(zhì)的溶液加入到偏鋁酸鈉溶液中生成白色沉淀，寫出該反應(yīng)的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗設(shè)計題

分析：鋁土礦主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)，向鋁土礦中加入分離HCl，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，SiO₂和稀鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是SiO₂，濾液B中含有HCl、AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂，向濾液B中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)HCl+NaOH=NaCl+H₂O、AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O、MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，所以沉淀C的成分是Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，濾液D中含有NaCl、NaAlO₂，向濾液D中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，濾液E中成分是NaHCO₃和NaCl，沉淀F是Al（OH）₃，灼燒氫氧化鋁得到Al₂O₃；
向鋁土礦中加入過量NaOH溶液，二氧化硅和氧化鋁都與NaOH溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，所以利用Y中成分是NaAlO₂、Na₂SiO₃，F(xiàn)e₂O₃、MgO和NaOH溶液不反應(yīng)，所以固體X是Fe₂O₃、MgO，向濾液Y中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，則沉淀Z是H₂SiO₃，利用K是NaHCO₃，灼燒氫氧化鋁得到Al₂O₃，據(jù)此分析解答．

解答： 解：鋁土礦主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)，向鋁土礦中加入分離HCl，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，SiO₂和稀鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是SiO₂，濾液B中含有HCl、AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂，向濾液B中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)HCl+NaOH=NaCl+H₂O、AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O、MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，所以沉淀C的成分是Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，濾液D中含有NaCl、NaAlO₂，向濾液D中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，濾液E中成分是NaHCO₃和NaCl，沉淀F是Al（OH）₃，灼燒氫氧化鋁得到Al₂O₃；
向鋁土礦中加入過量NaOH溶液，二氧化硅和氧化鋁都與NaOH溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，所以利用Y中成分是NaAlO₂、Na₂SiO₃，F(xiàn)e₂O₃、MgO和NaOH溶液不反應(yīng)，所以固體X是Fe₂O₃、MgO，向濾液Y中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，則沉淀Z是H₂SiO₃，利用K是NaHCO₃，灼燒氫氧化鋁得到Al₂O₃，
（1）向濾液Y中通入少量CO₂時生成的沉淀只有F，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，電解質(zhì)電離出氫離子越容易，則其相應(yīng)的離子結(jié)合氫離子越難，電離出氫離子由強(qiáng)到弱的順序是H₂SiO₃＞HAlO₂＞H₂O，則結(jié)合氫離子由強(qiáng)到弱的順序為OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-，
故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-； OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-；
（2）二氧化硅屬于酸性氧化物，能和NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，離子方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，故答案為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)生成絡(luò)合物硫氰化鐵，溶液呈血紅色，其檢驗方法為取濾液D少許于試管中，向試管中滴加2滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色說明濾液中含有Fe³⁺，若無明顯變化則無Fe³⁺，故答案為：取濾液D少許于試管中，向試管中滴加2滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色說明濾液中含有Fe³⁺，若無明顯變化則無Fe³⁺；
（4）通過以上分析知，E、K中相同溶質(zhì)為NaHCO₃，碳酸氫鈉和偏鋁酸鈉發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸鈉，離子方程式為HCO₃^-+AlO₂^-+H₂O=CO₃^2-+Al（OH）₃↓，故答案為：NaHCO₃； HCO₃^-+AlO₂^-+H₂O=CO₃^2-+Al（OH）₃↓．

點(diǎn)評：本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問題能力、實(shí)驗操作能力，能從整體上把握元素化合物知識，知道流程圖中各個過程發(fā)生的反應(yīng)，會正確書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式及離子方程式，題目難度中等．