Question

以铝土矿（主要成分是Al₂O₃，杂质有SiO₂、Fe₂O₃等）为原料，采用拜耳法生产Al₂O₃的流程如下图所示：

（1）Al₂O₃可用于电解制Al，其反应的化学方程式是___________。

（2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al₂O₃溶于NaOH，SiO₂转化为铝硅酸钠沉淀。Al₂O₃溶于NaOH的离子方程式是___________。

（3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X。____

① X 可为过量的CO₂，则滤液II中主要的溶质是_______，为了使滤液II循环利用，应补充的物质是_______（选填字母）；

a．CaO          b．HCl          c．Na₂CO₃

② X 也可为少量Al(OH)₃晶种（晶种可加速沉淀的生成），其优点是___________。

（4）测铝土矿中铝元素含量：

I  将m g铝土矿样品经处理配成V mL溶液

II 取少量该溶液用EDTA法测得该溶液中Fe³⁺、Al³⁺浓度之和为a mol·L^－1

III 另取少量该溶液，将Fe³⁺用盐酸羟胺还原为Fe²⁺后，利用吸光度法测得吸光度为0.400（吸光度与Fe²⁺浓度对应曲线如下图），该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是_______（用字母表示）。

Answer

（1）2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑

（2）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O

（3）① NaHCO3 a②滤液II可直接循环使用

（4）27V（a-0.0400×10-3）/1000m

【解析】

试题分析：（1）工业上用电解熔融的Al2O3制取金属Al，氧化铝的熔点很高，需要冰晶石（Na3AlF6）做助溶剂，反应的化学方程式为2Al2O3（熔融）==4Al+3O2↑。

（2）Al2O3属于两性氧化物，能与NaOH反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O。

（3）① 根据流程图可知，滤液Ⅰ是偏铝酸钠溶液，碳酸的酸性强于Al(OH)3，所以CO2能与NaAlO2溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3 ，若CO2过量，生成NaHCO3，所以滤液II中主要的溶质是NaHCO3 ；因为NaHCO3在碱性环境中的反应，可以使用生石灰将NaHCO3转化为CaCO3 和NaOH，答案选a。

② 根据题意，引入Al(OH)3晶种能够产生Al(OH)3沉淀，其优点是滤液II可直接循环使用。

（4）根据图像可知，c(Fe2＋)浓度为0.04m mol/L，根据铁原子守恒，则c(Fe3＋)=0.04×10-3mol/L，因为Fe3+、Al3+浓度之和为a mol·L－1，所以c(Al3＋)=a-0.4×10-3，所以该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是27V（a-0.0400×10-3）/1000m。

考点：考查工业制氧化铝的工艺流程分析、化学计算等知识。