Question

5．某寶石甲是有廣泛用途的新材料，耐高溫、耐磨損．經(jīng)元素分析儀和原子吸收光譜測(cè)定含Al、Mg、O三種元素．取24.4g該寶石甲滴加7.0mol•L^-1鹽酸，當(dāng)加入鹽酸至200mL時(shí)恰好反應(yīng)完全，在向溶液中加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，過(guò)濾、洗滌，將沉淀進(jìn)行充分灼燒，最后得固體4.0g．請(qǐng)推測(cè)并回答：
（1）寶石甲的化學(xué)式MgO．2Al₂O₃．
（2）寶石甲溶于鹽酸的離子方程式MgO．2Al₂O₃+H⁺=14Mg²⁺+4Al³⁺+7H₂O．
（3）金屬鎂與氧化鋁在隔絕空氣，高溫下也能反應(yīng)生成寶石甲，其化學(xué)方程式為3Mg+7Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3MgO．2Al₂O₃+2Al．
（4）灼熱的鋁粉能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒，寫(xiě)出化學(xué)方程式4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C．
（5）寶石甲能脫除鋼水中的FeO，反應(yīng)后生成氧化鎂和另一種物質(zhì)乙，均可浮在鐵水的表面而除去．物質(zhì)乙的化學(xué)式為FeO．2Al₂O₃．某同學(xué)為了證明鋼水中的FeO是否被脫除干凈，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案加以驗(yàn)證：取少許磨成粉末的樣品，取少許磨成粉末的樣品，溶于足量的CuSO₄溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，取濾渣少許滴加足量的稀硫酸溶解，充分反應(yīng)后滴加高錳酸鉀酸性溶液，如果高錳酸鉀溶液褪色，則證明鋼水中的FeO沒(méi)有被脫除干凈，如果高錳酸鉀溶液不褪色，則證明鋼水中的FeO已被脫除干凈．

Answer 1

分析 寶石甲含有Al、Mg、O三種元素，可以看作氧化鎂、氧化鋁混合物，24.4g該寶石與鹽酸反應(yīng)消耗HCl為0.2L×7mol/L=1.4mol，即2n（MgCl₂）+3n（（AlCl₃）=1.4mol，生成的氯化鎂、氯化鋁混合溶液中加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，濾、洗滌，將沉淀進(jìn)行充分灼燒，最后得固體4.0g為MgO，其物質(zhì)的量為$\frac{4g}{40g/mol}$=0.1mol，則n（（AlCl₃）=0.4mol，故n（MgO）=n（MgCl₂）=0.1mol，n（Al₂O₃）=$\frac{1}{2}$n（（AlCl₃）=0.2mol，寶石甲的化學(xué)式為MgO．2Al₂O₃．

解答 解：寶石甲含有Al、Mg、O三種元素，可以看作氧化鎂、氧化鋁混合物，24.4g該寶石與鹽酸反應(yīng)消耗HCl為0.2L×7mol/L=1.4mol，即2n（MgCl₂）+3n（（AlCl₃）=1.4mol，生成的氯化鎂、氯化鋁混合溶液中加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，濾、洗滌，將沉淀進(jìn)行充分灼燒，最后得固體4.0g為MgO，其物質(zhì)的量為$\frac{4g}{40g/mol}$=0.1mol，則n（（AlCl₃）=0.4mol，故n（MgO）=n（MgCl₂）=0.1mol，n（Al₂O₃）=$\frac{1}{2}$n（（AlCl₃）=0.2mol，寶石甲的化學(xué)式為MgO．2Al₂O₃．
（1）寶石甲的化學(xué)式：MgO．2Al₂O₃，故答案為：MgO．2Al₂O₃；
（2）寶石甲溶于鹽酸的離子方程式：MgO．2Al₂O₃+H⁺=14Mg²⁺+4Al³⁺+7H₂O，
故答案為：MgO．2Al₂O₃+H⁺=14Mg²⁺+4Al³⁺+7H₂O；
（3）金屬鎂與氧化鋁在隔絕空氣，高溫下能反應(yīng)生成寶石甲，其化學(xué)方程式為3Mg+7Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3MgO．2Al₂O₃+2Al，
故答案為：3Mg+7Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3MgO．2Al₂O₃+2Al；
（4）灼熱的鋁粉能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒，生成氧化鋁與碳，反應(yīng)化學(xué)方程式為：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C，
故答案為：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C；
（5）寶石甲能脫除鋼水中的FeO，反應(yīng)后生成氧化鎂和另一種物質(zhì)乙，均可浮在鐵水的表面而除去，相當(dāng)于FeO與MgO發(fā)生交換，物質(zhì)乙的化學(xué)式為FeO．2Al₂O₃，某同學(xué)為了證明鋼水中的FeO是否被脫除干凈，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案加以驗(yàn)證：取少許磨成粉末的樣品，溶于足量的CuSO₄溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，取濾渣少許滴加足量的稀硫酸溶解，充分反應(yīng)后滴加高錳酸鉀酸性溶液，如果高錳酸鉀溶液褪色，則證明鋼水中的FeO沒(méi)有被脫除干凈，如果高錳酸鉀溶液不褪色，則證明鋼水中的FeO已被脫除干凈，
故答案為：FeO．2Al₂O₃；取少許磨成粉末的樣品，溶于足量的CuSO₄溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，取濾渣少許滴加足量的稀硫酸溶解，充分反應(yīng)后滴加高錳酸鉀酸性溶液，如果高錳酸鉀溶液褪色，則證明鋼水中的FeO沒(méi)有被脫除干凈，如果高錳酸鉀溶液不褪色，則證明鋼水中的FeO已被脫除干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物推斷，屬于計(jì)算型推斷，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，體現(xiàn)化學(xué)在社會(huì)生活生成中應(yīng)用．