Question

【題目】下列是鋁的兩種重要化合物的生產制備：

I．KAl(SO4)2·12H2O（明礬）是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質）制備明礬的過程如下圖所示。

回答下列問題：

（1）為了少引入雜質，試劑①應選用___________（填標號）。

a．HCl溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液

（2）沉淀B的化學式為____________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________。

II．以鋁土礦（主要成分是Al2O3，雜質有SiO2、Fe2O3等）為原料，采用拜耳法生產Al2O3的流程如下圖所示：

（1）Al2O3可用于電解制Al，其反應的化學方程式是______________________。

（2）調控反應池中鈉鋁元素之比一定時，Al2O3溶于NaOH，SiO2轉化為鋁硅酸鈉沉淀。Al2O3溶于NaOH的離子方程式是_________________。

（3）該生產過程中，需向沉淀池中加入X。

① X 可為過量的CO2，則濾液II中主要的溶質是____________，為了使濾液II循環利用，應補充的物質是____________（選填字母）；

a．CaO b．HCl c．Na2CO3

② X 也可為少量Al(OH)3晶種（晶種可加速沉淀的生成），其優點是_______________。

Answer 1

【答案】

I．（1）d（2）Al(OH)3；Al3+水解，使溶液中H+濃度增大

II．（1）

（2）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O

（3）①NaHCO3；a；②濾液II可直接循環使用。

【解析】

試題分析：I.（1）易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質），它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發生反應，而Al可以與強堿溶液反應變為NaAlO2進入溶液，而Fe、Mg不能與堿發生反應，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應該用強堿NaOH溶液溶解，選項d正確；Mg、Fe不溶解，會留在濾渣中；

（2）濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+發生鹽的雙水解反應，產生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O，反應的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3↓+NH3·H2O，所以沉淀B化學式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是該鹽是強酸弱堿鹽，Al3+發生水解反應，消耗水電離產生的OH-，當最終達到平衡時溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液顯酸性。

II．（1）工業上用電解熔融的Al2O3制取金屬Al，氧化鋁的熔點很高，需要冰晶石（Na3AlF6）做助溶劑，反應的化學方程式為2Al2O3（熔融）==4Al+3O2↑。

（2）Al2O3屬于兩性氧化物，能與NaOH反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O。

（3）① 根據流程圖可知，濾液Ⅰ是偏鋁酸鈉溶液，碳酸的酸性強于Al(OH)3，所以CO2能與NaAlO2溶液反應生成白色沉淀Al(OH)3 ，若CO2過量，生成NaHCO3，所以濾液II中主要的溶質是NaHCO3 ；因為NaHCO3在堿性環境中的反應，可以使用生石灰將NaHCO3轉化為CaCO3 和NaOH，答案選a。

② 根據題意，引入Al(OH)3晶種能夠產生Al(OH)3沉淀，其優點是濾液II可直接循環使用。