Question

用霞石巖（主要成份Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸鈉、碳酸鉀和氧化鋁的工藝流程如下：
已知：NaHCO₃溶液的pH約為8～9，Na₂CO₃溶液的pH約為11～12．溶解過濾工序產(chǎn)生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類，鈣和硅等其他雜質(zhì)在濾渣霞石泥中．部分物質(zhì)的溶解度見下圖，根據(jù)題意回答下列問題：

（1）固體M的化學式是______，X物質(zhì)是______．
（2）實驗室進行煅燒操作時盛放固體物質(zhì)的實驗儀器是______，濾液W中主要含有的離子有______．
（3）碳酸化Ⅰ中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是______．
（4）操作Ⅰ是______（填寫名稱），操作Ⅱ是______（選填編號）．
a．趁熱過濾　 b．冷卻過濾　　c．蒸餾　　 d．灼燒
（5）碳酸化Ⅱ調(diào)整pH=8的目的是______，產(chǎn)品K₂CO₃中最可能含有的雜質(zhì)是______（寫化學式）．
（6）實驗室用下面流程測定產(chǎn)品碳酸鉀的純度，為提高實驗精度，T試劑最好是______；操作Ⅲ的名稱是______．

Answer 1

（1）在高溫下礦石、石灰石、煤混合反應(yīng)生成的X可以進行碳酸的酸化，實驗X一定是CO₂氣體．溶解過濾工序產(chǎn)生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類，鈣和硅等其他雜質(zhì)在濾渣霞石泥中，所以通入CO₂后一定生成氫氧化鋁沉淀，灼燒則得到氧化鋁，即M是氧化鋁，故答案為：Al₂O₃、CO₂；
（2）固體灼燒應(yīng)該在坩堝中進行，濾液W可以循環(huán)使用，原來制備碳酸鈉和碳酸鉀，所以其中主要含有的離子有Na⁺、K⁺、HCO₃^-，故答案為：坩堝；Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
（3）碳酸化Ⅰ的目的是制備氫氧化鋁，又因為溶液的pH=11，所以生成的是碳酸鹽，而不是碳酸氫鹽，即該反應(yīng)的離子方程式應(yīng)該是2AlO₂^-+CO₂+3H₂O→2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O→2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）操作Ⅰ的目的是制備碳酸鹽，所以應(yīng)該是蒸發(fā)濃縮，然后趁熱過濾即可，故答案為：蒸發(fā)；a．
（5）碳酸氫鉀灼燒生成碳酸鉀，所以碳酸化Ⅱ調(diào)整pH=8的目的是碳酸根轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，利于KHCO₃結(jié)晶析出．由于溶液中還含有碳酸氫鈉，所以產(chǎn)品K₂CO₃中最可能含有的雜質(zhì)是碳酸鈉，故答案為：碳酸根轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，利于KHCO₃結(jié)晶析出；Na₂CO₃；
（6）要測定測定產(chǎn)品碳酸鉀的純度，則應(yīng)該把碳酸鉀轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉淀，由于碳酸鋇比碳酸鈣難溶，所以T試劑最好是足量BaCl₂溶液，為了防止誤差，應(yīng)該重復(fù)干燥稱量操作，所以操作Ⅲ的名稱是恒重操作，故答案為：足量BaCl₂溶液；恒重操作（重復(fù)干燥稱量操作）．
分析：（1）碳酸鈣可以和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，氫氧化鋁受熱分解為氧化鋁和水；
（2）固體灼燒應(yīng)該在坩堝中進行，碳酸鈉和碳酸鉀可以和二氧化碳反應(yīng)得到碳酸氫鹽；
（3）偏鋁酸鹽可以和少量的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸鹽；
（4）制備碳酸鹽可以采用蒸發(fā)濃縮的方法；
（5）在一定的堿性環(huán)境下，碳酸根可以轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子；
（6）測定產(chǎn)品碳酸鉀的純度，則應(yīng)該把碳酸鉀轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉淀，根據(jù)所得沉淀的質(zhì)量來確定碳酸鉀的量，計算純度．
點評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強，對學生的要求高．試題在注重對基礎(chǔ)知識鞏固和訓練的同時，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計能力以及評價能力．該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯(lián)系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結(jié)論．