Question

2．I．從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含F(xiàn)e₂O₃、MgO和一些不溶于酸堿的雜質(zhì)）中提取氧化鋁兩種工藝流程如圖：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出步驟②中加入燒堿后的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（2）列舉氧化鋁的兩種常見的用途制作耐火實(shí)驗(yàn)儀器（如耐火坩堝、耐火管等）、工業(yè)冶煉鋁．
（3）沉淀C的主要成分是Fe（OH）₃、Mg（OH）₂（填化學(xué)式）．
濾液D與少量CO₂反應(yīng)的離子方程式為2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（4）步驟③、④中不能用硫酸代替CO₂，原因是過量的硫酸會(huì)將生成的氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為Al³⁺．
向該濾液M中加入少量澄清石灰水的離子方程式為HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O．
（5）沉淀F在過濾后需要洗滌，請(qǐng)寫出檢驗(yàn)F是否洗滌干凈的方法取最后一次洗滌液，加入稀鹽酸，若無明顯現(xiàn)象則表明已經(jīng)洗滌干凈．
（6）若現(xiàn)在有10t的鋁土礦，其中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.8%，則在流程乙中溶解時(shí)，需要4mol/L的NaOH溶液至少10⁴L．
II．上述兩種流程方案中均需要消耗大量的NaOH溶液，現(xiàn)用10mol/L NaOH濃溶液配制400mL 4mol/L的NaOH溶液，可供選擇的儀器有：
①玻璃棒 ②燒杯 ③膠頭滴管 ④量筒 ⑤托盤天平
（1）尚缺最重要的儀器是500mL容量瓶；
（2）需要量取的NaOH濃溶液的體積為200mL；
（3）在配制過程中，下列操作可引起所配溶液濃度偏低的有①④⑤（填序號(hào)）
①定容時(shí)，仰視刻度線．
②未冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移到容量瓶中．
③容量瓶中含有少量蒸餾水．
④未洗滌稀釋時(shí)用過的燒杯和玻璃棒．
⑤定容搖勻后，發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，又加蒸餾水至刻度線．

Answer 1

分析 I．鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含F(xiàn)e₂O₃、MgO和一些不溶于酸堿的雜質(zhì)，由流程甲可知，加足量鹽酸過濾得到不溶物為不溶于鹽酸的物質(zhì)，溶液B中含Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，B中加過量NaOH溶液過濾得到沉淀C為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，濾液D中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到不溶物F為Al（OH）₃，濾液M中含碳酸氫鈉；由流程乙可知，加過量NaOH溶液過濾得到濾液D中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到不溶物F為Al（OH）₃，濾液M中含碳酸氫鈉；
II．根據(jù)配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液的基本原理，由稀釋定理C₁V₁=C₂V₂可計(jì)算所需濃溶液的體積，重要儀器為容量瓶，根據(jù)C=n/V可分析誤差，具體見解答．

解答 解：鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含F(xiàn)e₂O₃、MgO和一些不溶于酸堿的雜質(zhì)，由流程甲可知，加足量鹽酸過濾得到不溶物為不溶于鹽酸的物質(zhì)，溶液B中含Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，B中加過量NaOH溶液過濾得到沉淀C為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂，濾液D中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到不溶物F為Al（OH）₃，濾液M中含碳酸氫鈉；由流程乙可知，加過量NaOH溶液過濾得到濾液D中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到不溶物F為Al（OH）₃，濾液M中含碳酸氫鈉．
I．（1）根據(jù)上述分析可知，鋁土礦的主要成分中只有Al₂O₃溶于氫氧化鈉溶液，故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（2）根據(jù)教材知識(shí)可知，氧化鋁的主要用途為制作耐火實(shí)驗(yàn)儀器（如耐火坩堝、耐火管等）、工業(yè)冶煉鋁，故答案為：制作耐火實(shí)驗(yàn)儀器（如耐火坩堝、耐火管等）、工業(yè)冶煉鋁；
（3）溶液B中含Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，B中加過量NaOH溶液過濾得到沉淀C為Fe（OH）₃、Mg（OH）₂；濾液D中含偏鋁酸根離子，通入少量二氧化碳產(chǎn)生Al（OH）₃和碳酸鈉；故答案為：Fe（OH）₃、Mg（OH）₂ ；2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）步驟③、④中不能用硫酸代替CO₂，原因是過量的硫酸會(huì)將生成的氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為Al³⁺，濾液M中含碳酸氫鈉，加入少量澄清石灰水的離子方程式為HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O，故答案為：過量的硫酸會(huì)將生成的氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為Al³⁺HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O；
（5）根據(jù)沉淀的洗滌方法知，答案為：取最后一次洗滌液，加入稀鹽酸，若無明顯現(xiàn)象則表明已經(jīng)洗滌干凈；
（6）10t鋁土礦中含鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.8%，折換成的質(zhì)量=（10×10⁶×10.8%×102）÷108g，由Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O知需要4mol/L的NaOH溶液體積至少=2m（Al₂O₃）÷（4×102）=10⁴L．故答案為：10⁴．
II．（1）根據(jù)題目給出的條件，還缺少500mL容量瓶，故答案為：500mL容量瓶；
（2）由C₁V₁=C₂V₂知，10×V=500×4，V=200mL，故答案為：200mL；
（3）①定容時(shí)，仰視刻度線，水加多了，相當(dāng)于在正確的情況下稀釋溶液，濃度偏低；②未冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移到容量瓶中，根據(jù)熱脹冷縮的原理知，水體積偏小，濃度偏高；③容量瓶中含有少量蒸餾水不影響；④未洗滌稀釋時(shí)用過的燒杯和玻璃棒造成溶質(zhì)損失，濃度偏低；⑤定容搖勻后，發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，又加蒸餾水至刻度線，水加多了，濃度偏低；故答案為：①④⑤．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、提純的方法及基本操作的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握流程中物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、推斷及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度不大．