Question

Al及其化合物在工業上有極其廣泛的用途，
（1）焊接鋼軌時用Al冶煉Fe的反應方程式為      ；鋁的化合物明礬可用于凈水，其原理用離子方程式解釋為           。
（2）硅藻遺骸中主要成分是Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃。從中獲取Al（OH）₃的過程如下：
步驟I：取適量硅藻遺骸用70%H₂SO₄浸泡；
步驟II：向上述浸泡液中加入過量NaOH并過濾；
步驟III：向上述濾液中通入過量CO₂過濾得到Al（OH）₃。
①用70%H₂SO₄浸取硅藻遺骸的目的是        。
②步驟II中涉及鋁元素的離子方程式為      ；
③步驟III中能否用HCl代替CO₂？     （填“能”或“不能”）；該步驟所得濾液中存在的電荷守恒式為       ；向該濾液中滴加少量NaOH溶液，則    填（“變大”、“變小”或“不變”）
（3）Al（OH）₃可用作阻熱材料，試從Al（OH）₃的化學性質角度分析其原因        。

Answer 1

（1）Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe(2分)    Al³⁺+3H₂O=Al(OH)₃(膠體)+3H⁺（2分）
（2）①從硅藻遺骸中浸取出Al³⁺和Fel³⁺（1分）
②Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O(或Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃↓  Al(OH)₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O)( 2分)
③不能（1分） c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)+2c(SO₄^2-)(2分) 變�。�1分）
（3）Al(OH)₃的分解反應為吸熱反應

試題分析：本題是通過工業上Al及其化合物在工業上的用途以及Al(OH)₃的分離與制備。
（1）一個是鋁熱反應的用途—焊接鋼軌或者用來冶煉金屬，可溶性鋁鹽凈水，主要是利用Al³⁺的水解
得到Al(OH)₃(膠體)吸附懸浮物達到凈水的目的。Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe，Al³⁺+3H₂O=Al(OH)₃(膠體)+3H⁺。這兩個方程式注意條件，前面是高溫，后面需注意用“=”號并且要寫 “膠體”二字。
(2) 通過從Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃中獲取Al(OH)₃：用H₂SO₄浸泡溶解Al₂O₃和Fe₂O₃，剩余SiO₂，然后進行過濾得到固體（SiO₂）和濾液（Al³⁺和Fel³⁺，SO₄^2-等）。然后向上述浸泡液中加入過量NaOH后得到Fe(OH)₃↓和NaAlO₂和NaOH的混合溶液并進行過濾。在往上述濾液中通入過量CO₂過濾得到Al(OH)₃↓和NaHCO₃溶液。
①用70%H₂SO₄浸取硅藻遺骸的目的是使Al₂O₃、Fe₂O₃溶解，從硅藻遺骸中浸取出Al³⁺和Fel³⁺
②步驟II中涉及鋁元素的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O(或Al³⁺+3OH^-=Al(OH)₃↓  Al(OH)₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O)，Al³⁺與OH^-的反應與量有關。
③步驟III中不能用HCl代替CO₂；HCl不好控制用量，HCl過量Al(OH)₃↓會溶解，HCl少量，AlO₂^-不能完全沉淀。該步驟所得濾液中存在的離子有：陽離子：Na⁺、 H⁺ 陰離子：CO₃^2-、HCO₃^-、OH^-、SO₄^2-。根據電荷守恒即有：c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)+2c(SO₄^2-)。向該濾液中滴加少量NaOH溶液，消耗H₂CO₃、CO₃^2-增大，所以=比值變小
（3）Al(OH)₃可用作阻熱材料，利用Al(OH)₃受熱分解，使溫度降低。₃的分離與制備，物質分離，方程式書寫等結合在一起考查