铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途．眉山市电解铝厂位于三苏故里修文乡，现已经形成年产33万吨电解铝，配套年产15万吨阳极碳块的规模．该厂用铝土矿为原料制备

Question

铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途．眉山市电解铝厂位于三苏故里修文乡，现已经形成年产33万吨电解铝，配套年产15万吨阳极碳块的规模．该厂用铝土矿为原料制备铝的工艺流程如下：
已知：①铝土矿的主要成分是 Al₂O₃，此外还含有少量CuO、Fe₂O₃ 等杂质．②电解冶炼铝时用碳棒作阳极，用Na₃AlF₆作助熔剂，电解熔融的Al₂O₃．
回答下列问题：
（1）写出铝土矿与 A 溶液反应的化学方程式___．
（2）滤渣 C的主要成分为___；实验室过滤时使用的玻璃仪器有___．
（3）生成过程中，除CaO、H₂O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有___（填化学式）．
（4）写出过量CO₂通入滤液C生成D的离子方程式___．
（5）若生产54吨铝，放出平均摩尔质量为36g•mol^-1的气体（经测定气体中不含O₂），则消耗阳极___吨．

Answer 1

铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量CuO、Fe₂O₃ 等杂质，先用A溶液溶解铝土矿，则A溶液为NaOH溶液，过滤后得到的滤渣C为CuO、Fe₂O₃；滤液C中溶质为偏铝酸钠；偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，反应生成沉淀D氢氧化铝沉淀和滤液D碳酸钠溶液；滤液D中进入氧化钙生成碳酸钙沉淀，过滤后得到碳酸钙沉淀，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳气体；溶液A中溶质为氢氧化钠；加热沉淀D氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝得到金属铝，
（1）铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：2OH^-+Al₂O₃═2AlO₂^-+H₂O；
（2）CuO、Fe₂O₃不和氢氧化钠溶液反应，过滤得到滤渣为CuO、Fe₂O₃；过滤操作使用的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：CuO、Fe₂O₃；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）根据分析可知，可以循环利用的物质有：CaO、H₂O、CaCO₃、CO₂、NaOH，所以除CaO、H₂O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有：CaCO₃、CO₂、NaOH，
故答案为：CaCO₃、CO₂、NaOH；
（4）滤液C中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠与二氧化碳反应的离子方程式为：CO₂+AlO₂^-+2 H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：CO₂+AlO₂^-+2 H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）54t铝的物质的量为：(54×106)/(27g/mol)=2×10⁶mol，
产生的气体中不含氧气，放出气体平均摩尔质量为36g•mol^-1，说明生成的气体是一氧化碳和二氧化碳的混合物，根据电子守恒可知，从氧化铝得到金属铝得到的电子与阳极C与氧气反应生成一氧化碳、二氧化碳时转移电子数相同，
设一氧化碳的物质的量为x、二氧化碳的物质的量为y，则根据电子守恒可得：①2x+4y=2×10⁶mol×3，根据气体平均摩尔质量可得：②(28x+44y)/(x+y)=36，根据①②可得：x=y=10⁶mol，根据C原子守恒，阳极消耗的C的质量为：12g/mol×（10⁶mol+10⁶mol）=24×10⁶g=24t，
故答案为：24．