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【热点题型】10 铝及其化合物的化工流程题
化工生产中Mg、Al冶炼流程试题常常将流程图与化学计算、实验联系起来进行考查是高考命题的热点，是每年必考的题型，因为它最能发挥化学学科核心素养中的“科学探究与创新意识”这个维度，此类问题的解决可以充分展示个人的学科素养。
1．从海水中提取镁的流程
(1)流程：
(2)主要化学反应：
①制石灰乳：
CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；
②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；
③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2.工业炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
方案一：碱溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①③两步骤中可能发生反应的离子方程式。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是_________________________。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有____________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：__________________________________________________。
【答案】
(1)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，
SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。
(2)因为AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好
(3)SiO2　由于SiO2的熔点很高，在加热到1 000 ℃ 左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度
方案二：酸溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：_______________________________。
【答案】
(1)①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
(2)Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离
【典例精析】
1．卤块的主要成分是MgCl2，还含有少量SiO2。现以卤块为原料按如图所示流程进行生产，用于制备金属镁。
请回答下列问题：
（1）步骤①中，为了加快酸溶速率，除了适当增加稀盐酸的浓度外，还可以采取的措施是____________(任写一条)。
（2）步骤②得到的X是___(填化学式)，能够分离得到沉淀的方法是_____
（3）写出步骤④的化学方程式：_______
（4）步骤①中溶解卤块的盐酸如果过量太多造成的影响是____
【答案】（1）加热（将卤块粉碎或不断搅拌等） （2） SiO2 过滤 （3）
MgCl2（熔融） Mg ＋Cl2↑ （4） 盐酸过多步骤③中消耗更多的氢氧化钠
【分析】
由流程图可知，向卤块中加入过量盐酸，MgCl2溶于盐酸，SiO2不溶，过滤得到氯化镁和盐酸的混合溶液和二氧化硅固体，则X为二氧化硅；向氯化镁和盐酸的混合溶液中加入氢氧化钠溶液，中和盐酸，与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀；氢氧化镁沉淀溶于盐酸得到氯化镁溶液，氯化镁溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化镁晶体，氯化镁晶体脱去结晶水得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁制得金属镁。
【解析】
（1）步骤①中，适当增加稀盐酸的浓度，加热升高温度，将卤块粉碎增加固体表面积，不断搅拌和振荡均可加快酸溶速率，故答案为加热（将卤块粉碎或不断搅拌等）；
（2）由流程图可知，向卤块中加入过量盐酸，MgCl2溶于盐酸，SiO2不溶，过滤得到氯化镁和盐酸的混合溶液和二氧化硅固体，则X为二氧化硅，故答案为SiO2；过滤；
（3）步骤④为电解熔融氯化镁制得金属镁，反应的化学方程式为MgCl2（熔融） Mg ＋Cl2↑，故答案为MgCl2（熔融） Mg ＋Cl2↑；
（4）步骤①中溶解卤块的盐酸如果过量太多，步骤③得到氢氧化镁沉淀时，中和盐酸消耗氢氧化钠溶液的量会增大，故答案为盐酸过多步骤③中消耗更多的氢氧化钠。
2．从铝土矿(主要成分为 Al2O3，还有少量杂质)中提取铝的工艺流程及步骤如下：
试回答下列问题：
(1)试剂X为_________，反应Ⅰ的离子方程式________
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ均为______(填操作名称)，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有______。
(3)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应，该反应的化学方程式为_______。
(4)反应Ⅱ的离子方程式为______。
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是_____ g。
【答案】(1)NaOH溶液 Al2O3+2OH-=2+H2O (2) 过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒 (3)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 (4) ＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋ (5) 5.4
【分析】
从流程图的主线看，铝土矿中的铝元素先溶解，然后生成沉淀，加热分解生成Al2O3，熔融电解得到铝。由溶液甲通入CO2生成Al(OH)3沉淀可知，溶液甲中的铝元素应以偏铝酸盐的形式存在，所以试剂X应为强碱，常为NaOH，沉淀1应为难溶性杂质；沉淀2应为Al(OH)3，溶液2应为NaHCO3溶液。
【解析】
(1)由以上分析可知，试剂X为NaOH溶液，反应Ⅰ为Al2O3与NaOH反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH-=2+H2O。答案为：NaOH溶液；Al2O3+2OH-=2+H2O；
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ均为分离固体与溶液的操作，所以应为过滤，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
(3)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应，生成氧化铝和铁，该反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。答案为：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3；
(4)反应Ⅱ为NaAlO2溶液中通入过量CO2，生成NaHCO3和Al(OH)3沉淀，离子方程式为＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋。答案为：＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋；
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝时，可建立如下关系式：Al——3e-，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是=5.4g。答案为：5.4。
【专题精练】
1．图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：
(1)MgCl2·6NH3所含元素( H元素除外)的简单离子半径由大到小的顺序为_______。
(2)A2B的化学式为_______。图中可以循环使用的物质有_______ 。
(3)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式________ 。
(4)近年来，镁在汽车、航空、航天、机械制造、军事等产业中应用迅猛发展。
①写出工业上冶炼金属镁的化学方程式________。
②某研究性小组探究以镁条、铝片为电极，一定浓度的氢氧化钠溶液为电解质溶液构成的原电池(如下图所示)，刚开始时发现电流表指针向左偏转，镁条作负极；但随后很快指针向右偏转。开始阶段，镁电极上的电极反应式为________，其反应类型为_______ (填“氧化”或“还原”)。随后阶段，铝电极上的电极反应式为_______。
【答案】(1)Cl-＞N3-＞Mg2+ (2) Mg2Si NH3和NH4Cl (3) 2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O (4) MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ Mg+2OH--2e-=Mg(OH)2 氧化 Al+4OH--3e-=AlO+2H2O
【分析】
由元素守恒可知A2B含有Mg、Si两种元素，结合元素化合价可知A2B的化学式为Mg2Si；Mg2Si和氯化铵、液氨反应生成MgCl2·6NH3和硅烷；MgCl2·6NH3和碱液作用生成生成氢氧化镁和氨气；MgCl2·6NH3在300℃下分解产生氯化镁和氨气；MgCl2·6NH3和氯化氢作用生成氯化镁和氯化铵；反应②为电解熔融的氯化镁得到镁，据此分析解答。
【解析】
(1)MgCl2·6NH3所含元素( H元素除外)的简单离子分别为Cl-、N3-、Mg2+，Cl-核外电子层数最多，半径最大，N3-和Mg2+的核外电子排布相同，核电荷数大的离子半径小，故简单离子的半径由大到小的顺序为Cl-＞N3-＞Mg2+；
(2)根据元素守恒和化合价可知A2B的化学式为Mg2Si；图中可以看出，NH3和NH4Cl作为反应物参加了反应，在反应过程中又生成了，故可以循环使用的物质有NH3和NH4Cl；
(3)氢氧化镁分解为氧化镁与水，氧化镁与二氧化硫反应生成亚硫酸镁，硫酸镁被氧气氧化为硫酸镁，整个过程为：二氧化硫与氢氧化镁、氧气反应生成硫酸镁与水，反应的化学方程式2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O；
(4)①工业上冶炼金属镁是电解熔融的氯化镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑；
②镁较活泼所以做负极，开始阶段，Mg失电子变成Mg2+，发生氧化反应，电极反应为：Mg+2OH--2e-=Mg(OH)2；Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，故Al作负极，失电子生成Al3+，Al3+结合OH-生成AlO2-，电极反应式为Al+4OH--3e-=AlO+2H2O。
2．海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图。
请回答下列问题：
(1)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，资料显示海水中溴的含量约为。如图中制备溴涉及步骤I、Ⅱ、Ⅲ，写出步骤Ⅲ中反应的离子方程式：____________________________。
(2)制备镁的工艺中，从卤水到经历了的过程，生成的过程看似多余，其实该过程的作用是_____________________。
(3)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_______（填字母序号）。
A．Ar B．CO2 C．O2 D．N2
【答案】(1) (2) 镁的富集或分离出镁 (3) A
【分析】
海水晒盐得到卤水，通入氯气氧化溴离子得到低浓度的溴单质溶液，通入热空气吹出溴单质，用纯碱溶液吸收得到溴酸根离子、溴离子的溶液，再用硫酸酸化得到溴单质；在卤水中加入熟石灰沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，过滤后再氢氧化镁沉淀中加入盐酸溶解得到氯化镁溶液，浓缩蒸发结晶析出氯化镁晶体，在氯化氢气流中失去结晶水得到固体氯化镁固体，电极熔融氯化镁得到金属镁，以此分析解答。
【解析】
（1）步骤II中是碳酸钠吸收溴单质生成溴酸钠、溴化钠和二氧化碳，反应的离子方程式为：，步骤III中是溴酸钠和溴化钠在卤水溶液中发生归中反应生成溴单质，反应的离子方程式为：；
（2）制备镁的工艺中，从卤水到MgCl2(aq)经历MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2的过程，生成Mg(OH)2的过程是镁的富集或分离出镁；
（3）能和金属镁发生反应的气体：氮气、氧气、二氧化碳，Ar气体是惰性气体不和镁反应，所以可以用氩气做镁蒸气的冷却剂，故选A。
3．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)固体A的主要成分是________(写名称)；
(2)铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______；
(3)电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式__________；
(4)写出滤液D和过量CO2反应的离子方程式__________；
(5)指出流程乙的一个缺点是____________；
(6)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×1023个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式________________。
【答案】(1)二氧化硅 (2) SiO2+2OH-=+H2O Al2O3+2OH-=+H2O (3)2Al2O3(熔融)4Al+ 3O2↑ (4) +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+ (5) 沉淀Z中混有H2SiO3，灼烧后，氧化铝中含有二氧化硅杂质 (6) Al2O3+N2+3C2AlN+3CO
【分析】
流程甲：铝土矿中加入过量的稀盐酸，SiO2与盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物，反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；MgO+2H+=Mg2++H2O；反应液中加入过量烧碱，Al3+变为，Mg2+、Fe3+变为Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀，过滤后，滤液中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al(OH)3沉淀；反应方程式为+CO2＋2H2O=Al(OH)3↓+。流程乙：铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液，Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应，SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸。
【解析】
(1)根据分析，固体A的主要成分是二氧化硅；
(2)铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，反应的离子方程式分别为：Al2O3+2OH-=+H2O、SiO2+2OH-=+H2O；
(3)电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气，反应化学方程式2Al2O3(熔融)4Al+ 3O2↑；
(4)向滤液D中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al(OH)3沉淀，反应的离子方程式为+CO2＋2H2O=Al(OH)3↓+；
(5)SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸，灼烧后，得到氧化铝和二氧化硅，即氧化铝中含有二氧化硅杂质；
(6)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X，根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素，已知每转移6.02×1023个电子即1mol电子，有0.5mol化合物X生成，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为=2，所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。
4．工业上用铝土矿主要成分为Al2O3，Fe2O3等提取Al2O3做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如下图所示：已知：NaCl熔点为；AlCl3在升华
（1）下列措施可提高浸取率的是______
将铝土矿粉碎成粉末与NaOH溶液反应 增大固、液质量比
浸取时间缩短一半 适当升高温度
（2）向滤液中通入过量所发生反应的离子方程式为______
（3）将连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．气泡的主要成分除外还含有______固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______．
（4）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以形式存在，则阳极的电极反应式为______．
（5）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是______．
【答案】（1）a、d （2） （3） 、HCl、 NaCl （4） （5） 表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离
【分析】
氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离。
铝土矿加入氢氧化钠溶液浸取过滤，赤泥主要成分为氧化铁，滤液中含有偏铝酸钠，加入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，焙烧得到氧化铝，氧化铝电解得到粗铝，粗铝在坩埚中精炼高温通入氯气，将连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去，得到高纯铝液，气体冷却得到氯化铝固体，镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以形式存在，通过电镀在表面镀铝，以此解答该题。
【解析】
为固体和溶液的反应，增大反应速率，可增大溶液浓度、升高温度以及增大固体的表面积，只有a、d符合，故答案为：a、d；
滤液中含有偏铝酸钠，通入过量所发生反应的离子方程式为：，故答案为：；
粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，其中氯化钠熔点为，较高，是固态杂质随气泡上浮，气泡的主要成分除外还含有、HCl、，故答案为：、HCl、；NaCl；
电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应，；
故答案为：；
铝金属表面形成的致密氧化铝膜具有保护作用，致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的、和等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生；故答案为：表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离。
5．铝是国民经济发展的重要材料，铝在地壳中的含量约占8%，目前我国铝消费量超过430万吨，在众多的金属中仅次于铁。请回答下问题：
(Ⅰ)实验室中用金属铝制备少量氢氧化铝，有以下3种方案：
方案1：AlAl3＋Al(OH)3↓
方案2：AlAlOAl(OH)3↓
方案3：―→Al(OH)3
制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案________。
(Ⅱ)工业上冶炼铝的流程图如图所示：
在制取氧化铝的过程中，分析铝土矿和赤泥中所含Al2O3、Fe2O3质量分数的数据如下：
(1)书写化学方程式，反应①________，反应②________。
(2)电解氧化铝生产铝时，阳极的电极反应式为_______________________________________。
(3)假设其他杂质不参加反应，则每生产3.4 t纯净的氧化铝，需铝土矿________t。
【答案】(Ⅰ)3 (1) 2NaAlO2＋CO2＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓ Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH (2) 2O2－－4e－===O2↑ (3) 6.18
【分析】
(Ⅰ)根据金属铝和酸以及和碱发生反应的化学方程式来计算回答；
(Ⅱ)(1)向偏铝酸钠中通入二氧化碳反应会生成氢氧化铝沉淀，碳酸钠可以和氢氧化钙发生复分解反应；
(2)电解池中，阳极是惰性电极时，该极上是阴离子发生失电子的氧化反应；
(3)根据铝元素守恒来计算回答。
【解析】
(Ⅰ)根据金属铝和酸以及和碱发生反应的化学方程式可以得出：Al～3H+～Al3+～Al(OH)3，Al～OH-～[Al(OH)4]-，Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓，所以制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案3；
(Ⅱ)(1)向偏铝酸钠中通入二氧化碳反应会生成氢氧化铝沉淀，即2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓，碳酸钠可以和氢氧化钙发生复分解反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH；
(2)电解池中，阳极是惰性电极时，该极上是阴离子O2-发生失电子的氧化反应：2O2--4e-=O2↑；
(3)根据铝土矿中氧化铝的质量分数为55%，所以每生产3.4t纯净的氧化铝，需铝土矿的质量：=6.18t。
6．铝是一种应用广泛的金属，在工业上用和冰晶石混合熔电解制得。
Ⅰ.铝土矿的主要成分是和等。从铝土矿中提炼的流程如下：
（1）写出反应1中涉及的任意一个化学方程式______；
（2）滤液Ⅰ中加入的CaO生成的沉淀是_____，已知气体A在标准状况下的密度为1.96g/L，反应2的离子方程式为______；
Ⅱ.以萤石和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
（3）萤石的电子式______；
（4）若E为硫酸钙，D为最稳定的气态氢化物，则化合物C是______，写出由D制备冰晶石的化学方程式_______；
（5）工业电解制铝若以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是_______。
【答案】（1）2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O或2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O （2） CaSiO3 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- （3） （4） 浓硫酸 12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O （5） O2、CO2（CO）
【分析】
Ⅰ.铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等，加入氢氧化钠溶液氧化铝溶解，过滤得到滤液偏铝酸钠溶液，二氧化硅溶解生成硅酸钠溶液，加入氧化钙生成氢氧化钙，和硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀，过滤得到偏铝酸钠溶液，通入气体A得到氢氧化铝沉淀，煅烧氢氧化铝得到氧化铝；
Ⅱ.根据原子守恒，氟化钙和浓硫酸加热反应生成氟化氢气体和硫酸钙，氟化氢和碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石（六氟合铝酸钠）。电解氧化铝阳极生成氧气，据此解答。
【解析】
I.（1）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O，
故答案为2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O或2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O；
（2）滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入CaO，生成氢氧化钙，氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀；由工艺流程可知，B为氢氧化铝，A与偏铝酸钠溶液反应生成Al（OH）3沉淀，气体A在标准状况下的密度为1.96g/L，气体A的摩尔质量为1.96g/L×22.4L/mol=44g/mol，故气体A为二氧化碳，滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，生成氢氧化铝与碳酸钠，反应的离子方程式为：2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-，
故答案为CaSiO3；2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-；
II.（3）CaF2为离子化合物，电子式为，
故答案为；
（4）由工艺流程可知，E为硫酸钙，D为最稳定的气态氢化物，D是HF，故C为浓硫酸；根据元素守恒，可知HF与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石，同时生成二氧化碳、水，反应方程式为：12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O，
故答案为浓硫酸；12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O；
（5）工业电解制铝若以石墨为电极，阳极反应式为2O2--4e-=O2↑，高温下C与O2反应生成CO2或CO，则阳极产生的混合气体的成分是 O2、CO2（CO）。
故答案为 O2、CO2（CO）。
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【热点题型】10 铝及其化合物的化工流程题
化工生产中Mg、Al冶炼流程试题常常将流程图与化学计算、实验联系起来进行考查是高考命题的热点，是每年必考的题型，因为它最能发挥化学学科核心素养中的“科学探究与创新意识”这个维度，此类问题的解决可以充分展示个人的学科素养。
1．从海水中提取镁的流程
(1)流程：
(2)主要化学反应：
①制石灰乳：
CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；
②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；
③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2.工业炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
方案一：碱溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①③两步骤中可能发生反应的离子方程式。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是_________________________。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有____________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：__________________________________________________。
方案二：酸溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：_______________________________。
【典例精析】
1．卤块的主要成分是MgCl2，还含有少量SiO2。现以卤块为原料按如图所示流程进行生产，用于制备金属镁。
请回答下列问题：
（1）步骤①中，为了加快酸溶速率，除了适当增加稀盐酸的浓度外，还可以采取的措施是____________(任写一条)。
（2）步骤②得到的X是___(填化学式)，能够分离得到沉淀的方法是_____
（3）写出步骤④的化学方程式：_______
（4）步骤①中溶解卤块的盐酸如果过量太多造成的影响是____
2．从铝土矿(主要成分为 Al2O3，还有少量杂质)中提取铝的工艺流程及步骤如下：
试回答下列问题：
(1)试剂X为_________，反应Ⅰ的离子方程式________
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ均为______(填操作名称)，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有______。
(3)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应，该反应的化学方程式为_______。
(4)反应Ⅱ的离子方程式为______。
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是_____ g。
【专题精练】
1．图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：
(1)MgCl2·6NH3所含元素( H元素除外)的简单离子半径由大到小的顺序为_______。
(2)A2B的化学式为_______。图中可以循环使用的物质有_______ 。
(3)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式________ 。
(4)近年来，镁在汽车、航空、航天、机械制造、军事等产业中应用迅猛发展。
①写出工业上冶炼金属镁的化学方程式________。
②某研究性小组探究以镁条、铝片为电极，一定浓度的氢氧化钠溶液为电解质溶液构成的原电池(如下图所示)，刚开始时发现电流表指针向左偏转，镁条作负极；但随后很快指针向右偏转。开始阶段，镁电极上的电极反应式为________，其反应类型为_______ (填“氧化”或“还原”)。随后阶段，铝电极上的电极反应式为_______。
2．海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图。
请回答下列问题：
(1)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，资料显示海水中溴的含量约为。如图中制备溴涉及步骤I、Ⅱ、Ⅲ，写出步骤Ⅲ中反应的离子方程式：____________________________。
(2)制备镁的工艺中，从卤水到经历了的过程，生成的过程看似多余，其实该过程的作用是_____________________。
(3)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_______（填字母序号）。
A．Ar B．CO2 C．O2 D．N2
3．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)固体A的主要成分是________(写名称)；
(2)铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______；
(3)电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式__________；
(4)写出滤液D和过量CO2反应的离子方程式__________；
(5)指出流程乙的一个缺点是____________；
(6)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×1023个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式________________。
4．工业上用铝土矿主要成分为Al2O3，Fe2O3等提取Al2O3做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如下图所示：已知：NaCl熔点为；AlCl3在升华
（1）下列措施可提高浸取率的是______
将铝土矿粉碎成粉末与NaOH溶液反应 增大固、液质量比
浸取时间缩短一半 适当升高温度
（2）向滤液中通入过量所发生反应的离子方程式为______
（3）将连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．气泡的主要成分除外还含有______固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______．
（4）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以形式存在，则阳极的电极反应式为______．
（5）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是______．
5．铝是国民经济发展的重要材料，铝在地壳中的含量约占8%，目前我国铝消费量超过430万吨，在众多的金属中仅次于铁。请回答下问题：
(Ⅰ)实验室中用金属铝制备少量氢氧化铝，有以下3种方案：
方案1：AlAl3＋Al(OH)3↓
方案2：AlAlOAl(OH)3↓
方案3：―→Al(OH)3
制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱最少的是方案________。
(Ⅱ)工业上冶炼铝的流程图如图所示：
在制取氧化铝的过程中，分析铝土矿和赤泥中所含Al2O3、Fe2O3质量分数的数据如下：
(1)书写化学方程式，反应①________，反应②________。
(2)电解氧化铝生产铝时，阳极的电极反应式为_______________________________________。
(3)假设其他杂质不参加反应，则每生产3.4 t纯净的氧化铝，需铝土矿________t。
6．铝是一种应用广泛的金属，在工业上用和冰晶石混合熔电解制得。
Ⅰ.铝土矿的主要成分是和等。从铝土矿中提炼的流程如下：
（1）写出反应1中涉及的任意一个化学方程式______；
（2）滤液Ⅰ中加入的CaO生成的沉淀是_____，已知气体A在标准状况下的密度为1.96g/L，反应2的离子方程式为______；
Ⅱ.以萤石和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
（3）萤石的电子式______；
（4）若E为硫酸钙，D为最稳定的气态氢化物，则化合物C是______，写出由D制备冰晶石的化学方程式_______；
（5）工业电解制铝若以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是_______。
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