Question

【題目】鋁是一種重要金屬，從鋁土礦（主要成分為Al2O3 ， Fe2O3、SiO2等）中冶煉Al的工業生產流程如下圖：

（1）溶液A中含的陽離子主要有 ．
（2）寫出步驟II生成溶液C 的離子方程式 ，
步驟I、II、III都要用到的分離方法是 ．
（3）生產過程中，除CaO可以循環使用外，還可以循環使用的物質有（填化學式）．
（4）生產中曾用鋁與氧化鐵的混合物形成鋁熱劑發生鋁熱反應焊接鋼軌（提示：反應中能生成鐵單質），則鋁與氧化鐵在高溫下發生反應的化學方程式為：
.
（5）經分析，a噸鋁土礦可以冶煉出b噸的鋁（假設各生產環節中無損耗），則原鋁土礦中Al2O3的純度（質量分數）（用含a、b的最簡式表示）．

Answer 1

【答案】
（1）Al3+、Fe3+、H+
（2）Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；過濾
（3）CO2、NaOH
（4）2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
（5） ×100%
【解析】解：由工藝流程可知，鋁土礦（主要成分為Al2O3 ， Fe2O3、SiO2等），鋁土礦與過量的鹽酸反應得沉淀B和溶液A，則固體B為SiO2 ， 過濾得濾液A含有氯化鋁、氯化鐵、鹽酸等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀D為氫氧化鐵，過濾得濾液C含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向濾液C中通入二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與溶液E為碳酸氫鈉或碳酸鈉溶液，過濾后向E溶液中加入氧化鈣得沉淀G為碳酸鈣，同時得到氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液可以循環利用，碳酸鈣煅燒分解得氧化鈣和二氧化碳都可以循環利用，Al（OH）3灼燒得氧化鋁，電解熔融的氧化鋁可得鋁。
（1.）由上述分析可知溶液A中含的陽離子主要有 Al3+、Fe3+、H+ ，
所以答案是：Al3+、Fe3+、H+；
（2.）步驟II過量的氫氧化鈉與氯化鋁反應生成偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O，根據上面的分析可知，步驟I、Ⅱ、Ⅲ都要用到的分離方法是 過濾，所以答案是：Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；過濾；
（3.）生產過程中，除CaO可以循環使用外，還可以循環使用的物質有CO2、NaOH，所以答案是：CO2、NaOH；
（4.）鋁與氧化鐵發生反應的化學方程式為2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe，所以答案是：2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe；
（5.）a噸鋁土礦可以冶煉出b噸的鋁，則由鋁元素守恒可知，需要純氧化鋁的質量為 b噸，所以原鋁土礦中Al2O3的純度為 ×100%= ×100%，所以答案是： ×100%．