Question

7．實(shí)驗(yàn)室采用MgC1₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應(yīng)制備MgAl₂O₄的主要流程如下：

（1）制備MgAl₂O₄過程中，高溫焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al（OH）₃+Mg（OH）₂=MgAl₂O₄+4H₂O．
（2）判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）．
（3）在25℃下，向濃度均為0.01mol/L的MgC1₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Al（OH）₃沉淀（填化學(xué)式），生成該沉淀的離子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
【已知25℃時(shí)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34】
（4）將Mg、Al組成的9.9g混合物投入一定量稀硝酸中，恰好完全反應(yīng)，共收集到還原產(chǎn)物NO氣體6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中加入4mol/L的Na0H溶液300mL時(shí)，則形成沉淀的質(zhì)量為17.4g．

Answer 1

分析 MgCl₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氧化鋁沉淀，再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥得氫氧化鎂和氫氧化鋁沉淀，再在高溫焙燒得到MgAl₂O₄固體，
（1）經(jīng)分析沉淀為Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高溫焙燒備MgAl₂O₄時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成MgAl₂O₄和H₂O；
（2）根據(jù)題意可知，沉淀中應(yīng)該附著氯離子和銨根離子，若判斷是否洗凈，可以取少量最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液進(jìn)行判斷，若生成白色沉淀，則說明沒有洗滌干凈；若沒有沉淀生成，則說明已經(jīng)洗滌干凈；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)確定先沉淀的物質(zhì)，Cu²⁺和Al³⁺開始沉淀時(shí)OH^-離子的濃度，開始沉淀時(shí)所需OH^-離子的濃度越小，離子越先沉淀；
（4）硝酸被還原為NO氣體且標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為6.72L，即物質(zhì)的量=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，根據(jù)氮元素的化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，得到鎂鋁物質(zhì)的量，加入4mol/L的Na0H溶液300mL時(shí)，分析判斷鋁離子的存在形式，計(jì)算最后生成沉淀的質(zhì)量．

解答 解：（1）經(jīng)分析沉淀為Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高溫焙燒備MgAl₂O₄時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成MgAl₂O₄和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al（OH）₃+Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgAl₂O₄+4H₂O；
故答案為：2Al（OH）₃+Mg（OH）₂=MgAl₂O₄+4H₂O；
（2）沉淀中應(yīng)該附著氯離子和銨根離子，若判斷是否洗凈：可以取少量最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）溶液進(jìn)行判斷，若生成白色沉淀，則說明沒有洗滌干凈，若沒有白色沉淀生成，則說明已經(jīng)洗滌干凈，
故答案為：AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）；
（3）向0.01mol•L^-1的MgCl₂中逐滴加入氨水，K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）[c（OH^-）]²=0.01mol•L^-1×[c（OH^-）]²=1.8×10^-11，c（OH^-）=$\sqrt{18}$×10^-5，即當(dāng)溶液中c（OH^-）＞$\sqrt{18}$×10^-5時(shí)有Mg（OH）₂沉淀生成；
向0.01mol•L^-1AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）[c（OH^-）]³=0.01mol•L^-1×[c（OH^-）]³=3×10^-34，c（OH^-）=$\root{3}{30}$×10^-11，即當(dāng)溶液中c（OH^-）＞$\root{3}{30}$×10^-11時(shí)有Al（OH）₃沉淀生成；向濃度均為0.01mol•L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，應(yīng)先生成Al（OH）₃沉淀，反應(yīng)離子方程式應(yīng)為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案為：Al（OH）₃；Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）硝酸被還原為NO氣體且標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為6.72L，物質(zhì)的量為：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，所以轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：0.3mol×（5-2）=0.9mol，設(shè)金屬M(fèi)g、Al組成的9.9g混合物中MgAl物質(zhì)的量分別為：x、y，
2x+3y=0.9
24x+27y=9.9
x=0.3mol
y=0.1mol
向反應(yīng)后的溶液中加入4mol/L的Na0H溶液300mL．n（OH^-）=0.3L×4mol/L=1.2mol，
 Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
  1          2
0.3mol    0.6mol
     Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
    1            3          1 
0.1mol   0.3mol       0.1mol
剩余氫氧化鈉物質(zhì)的量=1.2mol-0.9mol=0.3mol，
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.1mol      0.1mol
最后沉淀為Mg（OH）₂，所以最后沉淀質(zhì)量為：0.3mol×58g/mol=17.4g，
故答案為：17.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)定量計(jì)算、物質(zhì)量不同產(chǎn)物不同、溶度積常數(shù)計(jì)算、物質(zhì)性質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，難度中等．