Question

(14分)铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：①铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；

②除硅的方法：溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na₂SiO₃＋2NaAlO₂＋2H₂O===Na₂Al₂Si₂O₈↓＋4NaOH。

回答下列问题：

（1）Al元素在元素周期表中的位置为          ；电解制取Al的化学反应中，反应物总能量            生成物总能量(填“大于”、“等于”或“小于”)；二氧化碳的结构式为                 。

（2）写出向Al₂O₃与氢氧化钠溶液发生反应的离子方程式                            _____。

（3）滤渣A的主要成分为__________________________。

（4）在工艺流程第三步中，通入过量二氧化碳的化学反应方程式是_______________________。

（5）实验时取铝土矿ag，经过上述工艺流程最后得到bgAl，则铝土矿中的Al₂O₃质量分数为                        。

A．=102b/54a    B．>102b/54a    C．<102b/54a    D．均有可能

Answer

（14分）

（1）第三周期 ⅢA族 小于 O=C=O

（2）Al2O3 +2OH－=2AlO2-+H2O （3）Fe2O3 Na2Al2Si2O8

（4）NaAlO2 +CO2 +2H2O = Al(OH)3 ↓+NaHCO3 （5）B

【解析】

试题分析：（1）铝是13号元素，位于元素周期表中第三周期 ⅢA族；电解法制铝是吸热反应，所以反应物总能量小于生成物总能量；CO2 中CO之间共用了四对电子，则CO2 的结构式为O=C=O。

（2）氧化铝属于两性氧化物，能与强碱反应生成盐和水，则Al2O3与氢氧化钠溶液发生反应的离子方程式是Al2O3 +2OH－=2AlO2-+H2O。

（3）铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，加入足量的NaOH溶液后，Al2O3 和SiO2 与强碱反应，生成溶于水的盐溶液，氧化铁与NaOH溶液不反应，又因为溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，所以滤渣A的主要成分为Fe2O3和Na2Al2Si2O8。

（4）在工艺流程第三步中，通入过量二氧化碳目的是将溶液酸化，使NaAlO2 生成Al(OH)3 沉淀，化学反应方程式为NaAlO2 +CO2 +2H2O = Al(OH)3 ↓+NaHCO3。

（5）根据铝原子守恒，2Al—Al2O3 ，经过上述工艺流程最后得到bgAl，则Al2O3 的质量为102b/54，Al2O3 的质量分数为102b/54a，实际上，在工艺流程中，由于2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH反应的存在，铝元素会损失，所以铝土矿中的Al2O3质量分数大于102b/54ª，选B。

考点：考查由铝土矿中制备铝的工艺流程，铝及其化合物的性质。