Question

【題目】鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質及合金在生產生活中應用日趨廣泛。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3雜質，SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

(1)“過濾Ⅰ”時濾渣的主要成分為 ______________ 、______________。

(2)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為____________________________。

(3)“反應”時，也可以用NaHCO3代替CO2，寫出加入NaHCO3溶液后的離子方程式________________。

(4)“電解”時加入冰晶石的作用是___________________________________。

(5)鎂鋁合金(Mg17Al12)是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣存在下，將一定化學計量比的Mg、Al單質在一定溫度下熔煉獲得。

①熔煉制備鎂鋁合金(Mg17Al12)時通入氬氣的目的是_________________。

②1mol鎂鋁合金(Mg17Al12)分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液充分反應，生成的氫氣在相同條件下的體積比為________________。

Answer 1

【答案】Fe2O3 鋁硅酸鈉沉淀 Al2O3 + 2OH— = 2AlO2 —+ H2O 略 助熔劑 保護氣 35:18

【解析】

以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質）為原料制備鋁，由流程圖可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，二氧化碳與偏鋁酸鈉反應生成Al（OH）3，過濾II得到Al（OH）3，灼燒生成氧化鋁，電解氧化鋁生成Al和氧氣，據此答題。

（1）由流程圖可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉沉淀，故答案為：Fe2O3，鋁硅酸鈉沉淀。

（2）“堿溶”時NaOH溶液與Al2O3反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，故答案為：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O。

（3）加入NaHCO3溶液后，碳酸氫鈉溶液與偏鋁酸鈉溶液反應的離子方程式為：HCO3-+AlO2-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓，故答案為：HCO3-+AlO2-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓。

（4）由于氧化鋁的熔點高，加入冰晶石作助熔劑，降低三氧化鋁的熔點，減少能耗，故答案為：助熔劑。

（5）①鎂、鋁都是活潑的金屬單質，容易被空氣中的氧氣氧化，通入氬氣作保護氣，以防止二者被氧化，故答案為：保護氣。

②鎂鋁合金中的鎂和鋁都能與鹽酸反應生成H2，反應方程式為：Mg＋2HCl＝MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑，1molMg17Al12與鹽酸反應生成氫氣的物質的量為17mol+12mol×3/2=35mol，鎂鋁合金中只有鋁和氫氧化鈉溶液反應生成氫氣，反應方程式為：2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑，1molMg17Al12與氫氧化鈉反應生成氫氣的物質的量為12mol×3/2=18mol，所以生成的氫氣在相同條件下的體積比為35:18，故答案為：35:18。