《2025年资源库高中化学人教版》

例98 工业上以铝土矿（主要成分为Al₂O₃，含少量Fe₂O₃、FeO、SiO₂等杂质）为主要原料制备氧化铝，流程如图3-3-3：
回答下列问题：
（1）酸浸：将铝土矿研磨的目的是_______；H₂SO₄溶液的用量不宜过量太多，原因是_______；浸渣的主要成分为_______（填化学式）。
（2）氧化：反应的离子方程式为_______，实际H₂O₂的用量比理论多，原因是_______（用化学方程式表示）。
（3）沉淀：用Na₂CO₃溶液调节pH，将Al³⁺、Fe³⁺转化为沉淀。溶液pH对铝、铁沉淀率的影响如图3-3-4所示。为获得较高的铝、铁沉淀率，溶液pH最佳为_______（填序号）。
A. 4.0左右 B. 5.0左右 C. 6.0左右
（4）碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出Fe(OH)₃的实验操作是_______（填操作名称）。
（5）碳分：向碱溶后的溶液里通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，写出该反应的化学方程式：_______。

答案： （1）增大接触面积，加快化学反应速率 过量的H₂SO₄溶液会增大沉淀过程中碳酸钠的用量 SiO₂
（2）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O 2H₂O₂$\xlongequal{Fe^{3+}}$2H₂O+O₂↑
（3）B
（4）过滤
（5）CO₂+Na[Al(OH)₄]=NaHCO₃+Al(OH)₃↓
解析：（1）将铝土矿研磨能增大反应物接触面积，提高酸浸速率；过量的H₂SO₄溶液会增大沉淀过程中碳酸钠的用量，造成浪费；二氧化硅不与硫酸反应，所以浸渣为二氧化硅。
（2）在酸性环境下过氧化氢将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原成水，离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；由于Fe³⁺能够催化过氧化氢的分解，所以实际H₂O₂的用量比理论多，化学方程式：2H₂O₂$\xlongequal{Fe^{3+}}$2H₂O+O₂↑。
（3）根据图像可知，当pH在5.0左右，铝、铁沉淀率接近百分之百，后续调节pH沉淀率变化不大，所以最佳pH为5.0左右。
（4）用NaOH溶液溶解沉淀，氢氧化铝沉淀被溶解，Fe(OH)₃沉淀不溶解，通过过滤操作可将溶液和沉淀分离。
（5）碱溶后的溶液中存在Na[Al(OH)₄]，与二氧化碳反应可生成氢氧化铝，化学方程式：CO₂+Na[Al(OH)₄]=NaHCO₃+Al(OH)₃↓。