Question

16．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用图，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：
①铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；
②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：
2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列问题：
（1）溶解铝土矿时，其成分与NaOH溶液发生反应的离子方程式：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
（2）滤渣A的主要成分为Fe₂O₃；Na₂Al₂Si₂O₈；硅酸盐沉淀写成氧化物的形式是Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂．
（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是Al（OH）₃溶于强酸而不溶于弱酸，提高Al₂O₃的提取率．
（4）若该工厂用mkg铝土矿共制得nkgAl（假设每步反应进行完全），则铝土矿中Al₂O₃的质量分数为5100n/27m%或1700n/9m%．
（5）若将铝用酸溶解，下列试剂中最好选用B（填编号）．
A．浓硫酸　　　　B．稀硫酸　　　　C．稀HNO₃  D．浓HNO₃
（6）电解冶炼铝时用Na₃AlF₆作助熔剂，Na₃AlF₆是配合物，其中内界是[AlF₆]^3-，配位数为6．

Answer 1

分析 （1）铝土矿中氧化铝、二氧化硅能够与氢氧化钠反应；
（2）依据铝土矿主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质，结合氧化铝、二氧化硅性质判断滤渣成分；硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物；
（3）依据氢氧化铝能够溶于强酸，不溶液弱酸的性质解答；
（4）根据铝元素守恒由Al的质量计算出氧化铝的质量，再求出质量分数；
（5）浓硫酸、浓硝酸具有强的氧化性，能够使铝钝化，铝与稀硝酸反应生成硝酸铝和一氧化氮和水，与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气；
（6）中心离子和配体组成內界，其余部分为外界；配原子的数目即是配位数．

解答 解：（1）铝土矿中氧化铝为两性氧化物，与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；
二氧化硅为酸性氧化物，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，离子方程式：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
故答案为：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）依据铝土矿主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质，铝土矿中氧化铝、二氧化硅能够与氢氧化钠反应分别生成偏铝酸钠和硅酸钠，氧化铁不与氢氧化钠反应，依据2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH，可知还生成Na₂Al₂Si₂O₈，则滤渣A的主要成分为Fe₂O₃、Na₂Al₂Si₂O₈；
硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物，所以Na₂Al₂Si₂O₈改写为氧化物为Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂；
故答案为：Fe₂O₃ Na₂Al₂Si₂O₈；Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂；
（3）反应后溶液含有大量偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳可以将NaAlO₂完全转化为Al（OH）₃，若选用盐酸，则生成的氢氧化铝会溶于过量的盐酸，所以第三步中选用二氧化碳作酸化剂，
故答案为：Al（OH）₃溶于强酸而不溶于弱酸，提高Al₂O₃的提取率；
（4）设铝土矿中氧化铝为xkg，
2Al～Al₂O₃
27×2    102
nkg     xkg
则x=$\frac{102×nKg}{27×2}$=$\frac{51n}{27}$kg，
铝土矿中Al₂O₃的质量分数为$\frac{\frac{51n}{27}}{m}$×100%=$\frac{5100n}{27m}$%，
故答案为：$\frac{5100n}{27m}$%；
（5）浓硫酸、浓硝酸具有强的氧化性，能够使铝钝化，不能用来溶解铝，铝与稀硝酸反应生成硝酸铝和一氧化氮和水，一氧化氮有毒，铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，可以用来溶解铝；
故选：B；
（6）中心离子和配体组成內界，其余部分为外界，则Na₃AlF₆中Na⁺为外界，[AlF₆]^3-为內界；配原子的数目即是配位数，所以配位数为6，故答案为：[AlF₆]^3-；6．

点评 本题为工艺流程题，设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算，题目综合性较强，熟悉铝及其化合物性质是解题关键，题目难度较大．