Question

（2009?沈陽一模）鋁是國民經濟發展的重要材料，在眾多的金屬中僅次于鋼鐵．下圖是從鋁土礦X中提取其主要成分的兩種相互結合的方案示意圖．已知A為紅褐色沉淀，D、F為白色沉淀，F經失水轉化為G，G被譽為信息高速公路的骨架．

（1）結合從鋁土礦X中提取其主要成分的兩種相互結合的方案回答：
①X的主要成分是

Al₂O₃

、

Fe₂O₃

、

SiO₂

 （用氧化物的化學式表示）．
②要使X的利用率最高，則方案一與方案二所取礦石的質量比為

3：1

；
用相關的離子方程式來解釋確定該質量比的依據

Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓

．
（2）自從科學家發明了電解法冶煉鋁的方法之后，鋁及其合金被廣泛地應用．為了測試盛裝飲料的易拉罐中鋁元素的含量，某實驗小組將ag干燥的易拉罐外皮溶解于過量稀硫酸中，測得生成氫氣的體積為c L；（該數據為多次平行實驗測定結果的平均值，并已換算為標準狀況）
①根據該方案測定的結果計算，易拉罐外皮中鋁元素的質量分數為

45c

56a

×100%

②若排除實驗儀器和操作的影響因素，針對上述方案測定結果的準確性做出判斷（用“偏高、偏低、不能確定”表示）并說明理由．

不能確定，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反應放出H₂的金屬單質，會導致結果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，與硫酸反應不放出H₂，且含鋁元素，會導致結果偏低；上述情況的存在，且無法判斷含量，所以不能確定．

．

Answer 1

分析：已知A為紅褐色沉淀判斷為Fe（OH）₃，D、F為白色沉淀，F經失水轉化為G，G被譽為信息高速公路的骨架推斷為SiO₂，F為H₂SiO₃，分析流程結合鋁土礦提取目的可知，E為Al₂O₃，D為Al（OH）₃，C為AlCl₃，B為NaAlO₂，W溶液中含有鐵元素和鋁元素，所以鋁土礦中含有的元素為鐵元素、鋁元素、硅元素，氧化物為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，依據流程轉化關系H為Fe₂O₃，N溶液中含有硅酸根離子、偏鋁酸根離子，依據推斷分析選項回答問題．

解答：解：已知A為紅褐色沉淀判斷為Fe（OH）₃，D、F為白色沉淀，F經失水轉化為G，G被譽為信息高速公路的骨架推斷為SiO₂，F為H₂SiO₃，分析流程結合鋁土礦提取目的可知，E為Al₂O₃，D為Al（OH）₃，C為AlCl₃，B為NaAlO₂，W溶液中含有鐵元素和鋁元素，所以鋁土礦中 含有的元素為鐵元素、鋁元素、硅元素，氧化物為Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，依據流程轉化關系H為Fe₂O₃，N溶液中含有硅酸根離子、偏鋁酸根離子，
（1）①結合從鋁土礦X中提取其主要成分的兩種相互結合的方案分析可知，鋁土礦中的主要成分為：Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，
故答案為：Al₂O₃；Fe₂O₃；SiO₂；
②要使X的利用率最高，則方案一與方案二所取礦石的質量比為可以依據鋁元素守恒分析，方案一酸溶后加入過量氫氧化鈉溶液生成的是偏鋁酸鈉，方案二是堿溶后加入過量鹽酸溶液生成的是氯化鋁溶液，氯化鋁和偏鋁酸鈉混合生成氫氧化鋁沉淀，Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，所以利用率最高需要方案一生成的偏鋁酸鈉和方案二生成的氯化鋁物質的量之比為3；1，所以需要的鋁土礦質量比應為3：1，
故答案為：3：1；Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
（2）①依據鋁和氫氧化鈉溶液反應的化學方程式反應計算反應的鋁的質量，標準狀況生成的氫氣物質的量=

cL

22.4L/mol

=

c

22.4

mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2                      3
n（Al）                 

c

22.4

mol
n（Al）=

2c

3×22.4

mol；
易拉罐外皮中鋁元素的質量分數=

2c 3×22.4 mol×27g/mol

ag

=

45c

56a

×100%，
故答案為：

45c

56a

×100%；
②易拉罐外皮含有氧化鋁、其他和酸反應生成氫氣的金屬，會對測定結果造成誤差，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反應放出H₂的金屬單質，會導致結果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，與硫酸反應不放出H₂，且含鋁元素，會導致結果偏低；上述情況的存在，且無法判斷含量，所以不能確定；
故答案為：不能確定，易拉罐外皮中可能含其它可以和硫酸反應放出H₂的金屬單質，會導致結果偏高；易拉罐外皮中含Al₂O₃，與硫酸反應不放出H₂，且含鋁元素，會導致結果偏低；上述情況的存在，且無法判斷含量，所以不能確定．

點評：本題考查了物質轉化關系的推斷分析，反應特征和反應產物分析是解題關鍵，主要是鋁及其化合物性質的分析判斷，題目難度中等．