工业上用铝土矿 ( 主要成份是 Al 2 O 3 ，还含有 Fe 2 O 3 、 SiO 2 ) 提取氧化铝做冶 炼铝的原料 ( 纯净的 Al 2 O 3 ) ，某研究性学习小组设计了如下提取流程：
请回答下列问题：
(1) 操作 ①的名称是 ___________ ，操作 ③用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角 ____________ 。
(2) 固体 ②的颜色为 ___________ 。
(3) 流程 ④中生成 Al(OH) 3 的离子方程式是 ___________ 。
(4) 上述流程不涉及的化学反应类型是 ___________ 。
A ．复分解反应 B ．氧化还原反应 C ．化合反应 D ．分解反应
(5) 用固体 ①制备硅酸，涉及的化学反应方程式为 ___________ 、 ___________ 。
(6) 有一种含铁、硅等元素的矿石，其主要成分的化学式为 Na 2 Fe 5 (OH) 2 Si 8 O 22 ，该物质中 +2 价铁与 +3 价铁的物质的量之比为 ___________ 。将 mg 该矿石用足量的酸溶解后，加入过量铜粉使溶液中的铁元素全部变为 Fe 2+ ，过滤后滤液用 c mol/L 的 KMnO 4 酸性溶液与 Fe 2+ 反应，用去 VmL 溶液。该矿石中铁元素的质量分数为 ____________ ( 用含 m 、 c 、 V 的代数式表示 ) 。
答案
过滤 坩埚（坩埚钳） 红褐色 AlO + CO 2 + 2H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + HCO
B SiO 2 ＋ 2NaOH ＝ Na 2 SiO 3 + H 2 O Na 2 SiO 3 + 2HCl= 2NaCl+ H 2 SiO 3 ↓ 3:2
【分析】
铝土矿的主要成分为 Al 2 O 3 ，还含有 Fe 2 O 3 、 SiO 2 ，铝土矿中加入过量盐酸溶解后， Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 和 HCl 反应溶解，而 SiO 2 和 HCl 不反应，不能溶解，则固体 ①为 SiO 2 ；滤液 ①中含有 AlCl 3 、 FeCl 3 、 HCl ，加入过量 NaOH ， HCl 和 NaOH 反应生成水和 NaCl ， AlCl 3 、 FeCl 3 都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀和 NaCl ，氢氧化铝易溶于 NaOH 溶液中生成 NaAlO 2 和水，过滤所得的固体 ②为 Fe(OH) 3 ，加热分解生成固体 ③为 Fe 2 O 3 ，滤液 ②中含有 NaAlO 2 、 NaOH 、 NaCl ；在滤液 ②中通入过量二氧化碳气体，得到 Al(OH) 3 沉淀，加热分解生成 Al 2 O 3 ，滤液 ④中含有 NaHCO 3 、 NaCl ，加入 CaO ， CaO 与水反应生成 Ca(OH) 2 ， Ca(OH) 2 与 NaHCO 3 反应生成 CaCO 3 和 NaOH ，其中 NaOH 可循环使用，以此解答该题。
【详解】
(1) 操作 ①的名称是过滤；操作③为加热分解 Fe(OH) 3 固体，用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角，还有坩埚 ( 坩埚钳 ) ；
(2) 由分析知，固体 ②为 Fe(OH) 3 ，颜色为红褐色；
(3) 流程 ④中生成 Al(OH) 3 的离子方程式是 AlO + CO 2 + 2H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + HCO
；
(4) 反应 ①②④⑤为复分解反应，反应③为分解反应，氢氧化铝加热生成氧化铝是分解反应，不涉及氧化还原反应；
(5) 用 SiO 2 制备硅酸，涉及的化学反应方程式为 SiO 2 ＋ 2NaOH ＝ Na 2 SiO 3 + H 2 O
、 Na 2 SiO 3 + 2HCl= 2NaCl+ H 2 SiO 3 ↓ ；
(6) 设该物质的化学式中 +2 价铁有 x 个， +3 价铁有 y 个，则根据铁原子守恒得： x+y=5 ，根据化合价代数和为 0 得： 1×2+2x+3y+4×8=1×2+2×22 ，解得： x=3 ， y=2 ，则该物质中 +2 价铁与 +3 价铁的物质的量之比为 3 ： 2 ； KMnO 4 与 Fe 2+ 反应的离子方程式为 ，则可得关系式
，则 Fe 2+ 物质的量为
，则该矿石中铁元素的质量分数为
。
N2+3Cu+3H2O
