Question

【題目】某研究小組利用廢棄的鐵鋁混合物（含Fe、Al、Al2O3、Fe2O3）回收金屬鋁和鐵，實驗流程設計如下：

（1）寫出①中發生反應的離子方程式___________、_____________。

（2）下列說法正確的是_________。

a. ②中發生的是非氧化還原反應

b. ③中所得溶液D中含有Fe2+和Fe3+

c. ④和⑤分別采用電解法和熱還原法

（3）由溶液D制取Fe2O3的實驗過程是 ______________。

（4）該樣品中Al2O3的質量分數是_____________。

Answer 1

【答案】 2Al + 2OH- + 2 H2O = 2AlO2- +3H2↑ Al2O3 + 2OH- =2AlO2- + H2O abc 加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，加熱 20.4%

【解析】從實驗流程可知，樣品需加氫氧化鈉溶液溶解Al和Al2O3，實現和Fe和Fe2O3的分離，則溶液x為氫氧化鈉溶液，反應①為Al和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，以及Al2O3和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水；溶液B為偏鋁酸鈉溶液，固體C為Fe和Fe2O3的混合物，反應②為偏鋁酸鈉溶液通入足量的二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀，反應③為Fe和Fe2O3分別和稀硫酸反應所得D溶液中含有Fe2+和Fe3+，反應④為電解熔融Al2O3制取Al，反應⑤為熱還原法煉鐵的反應，以此分析。

結合以上分析，（1）寫出①中發生反應的離子方程式2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- +3H2↑ 、Al2O3 + 2OH- =2AlO2- + H2O；

（2）a. ②中發生NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3，屬于非氧化還原反應，a正確；

b. ③中反應為Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑、Fe2O3+ 3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O，因此所得溶液D中含有Fe2+和Fe3+，b正確；c. 反應④是電解熔融Al2O3制取Al，反應⑤為熱還原法煉鐵的反應，故c正確；因此本題答案為：abc。

（3）由溶液D含有Fe2+和Fe3+，向溶液D中加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，可轉化為氫氧化鐵沉淀，加熱氫氧化鐵分解生成Fe2O3。因此本題答案為：加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，加熱。

（4）從實驗流程知，最終得到Al為10.8g；根據反應①中2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- +3H2↑，樣品中的Al的質量為：××27g/mol=5.4g；則樣品中含Al2O3的質量為（10.8g-5.4g）×=10.2g，所以該樣品中Al2O3的質量分數是×100%=20.4%。

因此本題答案為：20.4%。