Question

【題目】以粉煤灰（主要成分：Al2O3、SiO2、少量Fe2O3）為原料，制取Al2O3的部分工藝流程如下：

完成下列填空：

(1)鋁原子核外有_____種不同能量的電子，最外層電子的軌道式是_____________，上述流程涉及第二周期元素的原子半徑由小到大的順序是______________________________。

(2) “除鐵”是將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，反應的離子方程式為______________________，檢驗溶液中Fe3+是否除盡的方法是____________________________________________。

(3)解釋“結晶”過程中向AlCl3濃溶液中通入HCl氣體的原因。______________________

(4)上述流程可循環(huán)的物質是_______________。

(5)工業(yè)上將Al2O3溶解在熔化的冰晶石中電解獲得鋁，該反應的化學方程式為___________。

Answer 1

【答案】5 O<N<C Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑ 靜置，取上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色，則已除盡鐵元素，出現血紅色，則未除盡 AlCl3濃溶液中存在結晶平衡：AlCl3·6H2O（s） Al3++3Cl-+6 H2O 通入HCl氣體，增大Cl-濃度，使平衡左移，能得到更多的AlCl3·6H2O晶體 HCl 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑

【解析】

由流程圖可知，向粉煤灰中加入濃鹽酸，氧化鋁和氧化鐵溶于鹽酸生成氯化鋁和氯化鐵，二氧化硅不溶解，過濾得到含有氯化鋁和氯化鐵的濾液；向濾液中加入碳酸氫銨溶液，將氯化鐵轉化為氫氧化鐵沉淀除去，過濾得到含有氯化鋁溶液的濾液；氯化鋁溶液在氯化氫氣流中蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到六水氯化鋁，煅燒六水氯化鋁制得氧化鋁。

（1）鋁元素的原子序數為13，核外有13個電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，則鋁原子核外有1s、2s、2p、3s、3p共5種不同能量的電子，最外層電子的軌道式是；流程中涉及到的第二周期元素為C、N、O，同周期元素，從左到右原子半徑依次減小，則子半徑由小到大的順序是O<N<C，故答案為：5；；O<N<C；

(2)“除鐵”的過程是三價鐵離子與碳酸氫根離子發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，反應的離子方程式為Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑；若溶液中Fe3+除盡，向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不會變紅色，故答案為：Fe3++3HCO3－=Fe(OH)3↓+3CO2↑；靜置，取上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色，則已除盡鐵元素，出現血紅色，則未除盡；

（3）AlCl3濃溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O（S） Al3+（aq）+3Cl-（aq）+6 H2O（l），向AlCl3濃溶液中通入HCl氣體，增大溶液中Cl-濃度，使平衡向逆反應方向移，有利于AlCl3·6H2O晶體析出，故答案為：AlCl3濃溶液中存在結晶平衡：AlCl3·6H2O（S） Al3++3Cl-+6 H2O，通入HCl氣體，增大Cl-濃度，使平衡左移，能得到更多的AlCl3·6H2O晶體；

（4）氯化鋁溶液在氯化氫氣流中蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到六水氯化鋁的過程中消耗氯化氫，煅燒六水氯化鋁制得氧化鋁的同時有氯化氫生成，則流程可循環(huán)的物質是氯化氫，故答案為：HCl；

(5)工業(yè)上將Al2O3溶解在熔化的冰晶石中電解獲得鋁和氧氣，反應的化學方程式為2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑，故答案為：2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。