Question

20．霞石是一種硅酸鹽，其組成可表示為K₂O•3Na₂O•4Al₂O₃•8SiO₂．某小組同學(xué)設(shè)計(jì)以霞石為原料制備Al₂O₃的方案如下：
已知：NaAlO₂+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+NaHCO₃
請回答下列問題：
（1）沉淀1的主要成分的化學(xué)式為SiO₂．在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
（2）由溶液2生成沉淀2的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）向?yàn)V液1中加入過量NaOH溶液，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）某同學(xué)提出上述流程較繁瑣，可簡化流程，其方法是向?yàn)V液1中加入足量的試劑X即可得到Al（OH）₃，則試劑X為氨水．

Answer 1

分析 霞石是一種硅酸鹽，其組成可表示為K₂O•3Na₂O•4Al₂O₃•8SiO₂，該物質(zhì)溶于過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為K₂O+2HCl=2KCl+H₂O、Na₂O+2HCl=2NaCl+H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，SiO₂不反應(yīng)，然后過濾，得到的沉淀1為 SiO₂；濾液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl₃和HCl，向?yàn)V液中加入過量NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)為AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO₂，向溶液2中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、OH^-+CO₂=HCO₃^-，過濾得到Al（OH）₃沉淀，加熱灼燒沉淀得到Al₂O₃，
（1）沉淀1為不溶于稀鹽酸的物質(zhì)；實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作時需要玻璃棒、燒杯和漏斗；
（2）溶液2中AlO₂^-和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃和HCO₃^-；
（3）剩余的HCl和NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，Al³⁺和OH^-反應(yīng)生成AlO₂^-和H₂O；
（4）一水合氨和Al³⁺反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，Al（OH）₃不溶于氨水．

解答 解：霞石是一種硅酸鹽，其組成可表示為K₂O•3Na₂O•4Al₂O₃•8SiO₂，該物質(zhì)溶于過量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)為 K₂O+2HCl=2KCl+H₂O、Na₂O+2HCl=2NaCl+H₂O、Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，SiO₂不反應(yīng)，然后過濾，得到的沉淀1為 SiO₂；濾液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl₃和HCl，向?yàn)V液中加入過量NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)為AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O、HCl+NaOH=NaCl+H₂O，所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO₂，向溶液2中通入過量二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-、OH^-+CO₂=HCO₃^-，過濾得到Al（OH）₃沉淀，加熱灼燒沉淀得到Al₂O₃，
（1）沉淀1為不溶于稀鹽酸的物質(zhì)，二氧化硅屬于酸性氧化物，不溶于稀鹽酸，為SiO₂；實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作時需要玻璃棒、燒杯和漏斗，玻璃棒起引流作用、漏斗進(jìn)行過濾、燒杯盛放溶液，
故答案為：SiO₂；燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）溶液2中AlO₂^-和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃和HCO₃^-，離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）剩余的HCl和NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，Al³⁺和OH^-反應(yīng)生成AlO₂^-和H₂O，涉及的離子方程式分別為H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）一水合氨和Al³⁺反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，Al（OH）₃不溶于氨水，所以該物質(zhì)為氨水，故答案為：氨水．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及基本操作、物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化等知識點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)及基本操作方法和原理是解本題關(guān)鍵，知道氫氧化鋁的兩性，注意氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿但不溶于弱堿特點(diǎn)，題目難度不大．