Question

用霞石巖（主要成分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(guò)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(jiàn)圖，根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：

（1）固體M的化學(xué)式是

 

，X物質(zhì)是

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行煅燒操作時(shí)盛放固體物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)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(xiě)名稱），操作Ⅱ是

 

（選填編號(hào)）．
a．趁熱過(guò)濾b．冷卻過(guò)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(xiě)化學(xué)式）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：在高溫下礦石、石灰石、煤混合反應(yīng)生成的X可以進(jìn)行碳酸的酸化，實(shí)驗(yàn)X一定是CO₂氣體．溶解過(guò)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；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；
（1）碳酸鈣可以和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，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(jìn)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．

解答： 解：（1）在高溫下礦石、石灰石、煤混合反應(yīng)生成的X可以進(jìn)行碳酸的酸化，實(shí)驗(yàn)X一定是CO₂氣體．溶解過(guò)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(jìn)行，濾液W可以循環(huán)使用，原來(lái)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?yàn)槿芤旱膒H=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(guò)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．

點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見(jiàn)題型，難度大，綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的要求高．試題在注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及評(píng)價(jià)能力．該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．