Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦（主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì)）是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工藝流程如圖所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）固體a的化學(xué)式為________，Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__________________。

（2）制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為 ，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為（填操作名稱） 、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌。

（3）步驟Ⅱ中是否可以用氨水代替燒堿？ （填“可以”或“不可以”），原因是 。

（4）若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過(guò)控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1∶1，則投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

【答案】（1）SiO2，AlO2-＋CO2＋2H2O＝HCO3-＋Al(OH)3↓；（2）Al2O3＋4H2SO4＋2NH3＝2NH4Al(SO4)2＋3H2O或Al2(SO4)3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al(SO4)2 ；蒸發(fā)濃縮；（3） 不可以，Al(OH)3只能溶于強(qiáng)堿，不能溶于氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離； （4）3∶10。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)鋁土礦的成分，Al2O3表現(xiàn)兩性，F(xiàn)e2O3屬于堿性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，因此固體a為SiO2，碳酸的酸性強(qiáng)于偏鋁酸，利用酸性強(qiáng)的制取酸性弱的，CO2＋AlO2－＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；(2)根據(jù)流程圖，制取銨明礬溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Al2O3＋4H2SO4＋2NH3=2NH4Al(SO4)2＋3H2O；根據(jù)后續(xù)操作步驟，以及得到晶體，因此第一步為加熱濃縮；(3)步驟II除去鐵元素，加入氫氧化鈉溶液，得到紅褐色沉淀，而氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，溶于強(qiáng)堿，因此步驟II發(fā)生離子反應(yīng)是Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O，Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓；(4)因?yàn)殇@明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量為1：1，令其均為1mol，根據(jù)鋁元素守恒，則n(Al2O3)=1.5mol，n[NH4Al(SO4)2]=5mol，因此兩者物質(zhì)的量之比為3：5。