Question

14．實驗室以鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）為原料制備Al₂O₃和粗硅，其流程如圖所示：

（1）SiO₂制備粗硅的化學方程式為SiO₂+2C　$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（2）溶液B中加氨水生成Al（OH）₃ 的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．在空氣中灼燒固體Al（OH）₃ 時，用到多種硅酸鹽質(zhì)儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有坩堝（填儀器名稱）．
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮氣、碳反應，生成一種耐高溫、抗沖擊的氮化鋁和一種有毒氣體，該反應的化學方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；該反應中每生成2mol氮化鋁，N₂得到電子的物質(zhì)的量為6mol．
（4）某實驗小組用CO還原法定量測定Fe_xO_y的組成，稱取m g樣品進行定量測定．

①根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品，b、e、a、c、d（請按正確順序填入下列步驟的標號）．
a．點燃酒精燈 b．打開分液漏斗活塞 c．停止加熱，充分冷卻 d．關(guān)閉分液漏斗活塞 e．收集氣體并檢驗純度
②若實驗中每步反應都進行完全，反應后樣品質(zhì)量減少了ng，則Fe_xO_y中x：y=$\frac{2（m-n）}{7n}$．若實驗中Fe_xO_y 未被充分還原，則x：y的值偏大（填“偏大”“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁和二氧化硅溶解，過濾得鐵的氧化物，溶液A為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，溶液A中加足量的鹽酸，生成硅酸沉淀和氯化鋁溶液中，所以C為硅酸，B為氯化鋁，在氯化鋁溶液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，硅酸加熱分解得二氧化硅，二氧化硅與碳在高溫下發(fā)生氧化還原反應生成粗硅，
（1）SiO₂與碳在高溫條件下反應生成粗硅和一氧化碳；
（2）氯化鋁溶液中加入氨水生成氫氧化鋁，根據(jù)電荷守恒可寫出離子反應方程式；固體灼燒一般在坩堝中進行；
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮氣、碳反應，生成氮化鋁和一種有毒氣體為CO，根據(jù)元素守恒書寫化學方程式，并根據(jù)方程可計算出電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量；
（4）①實驗過程依據(jù)反應原理和實驗目的分析實驗步驟為，組裝裝置，檢驗裝置氣密性，加入試劑，加入水吧一氧化碳趕入后續(xù)裝置，要檢驗CO的純度，再點燃酒精燈加熱玻璃管，反應結(jié)束后停止加熱，關(guān)閉分液漏斗活塞，玻璃管稱量剩余固體，依據(jù)質(zhì)量變化計算鐵元素和氧元素物質(zhì)的量之比；
②依據(jù)實驗結(jié)果得到，鐵的氧化物中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量為bg，鐵的質(zhì)量為（a-b）g，依據(jù)元素物質(zhì)的量計算得到比值，若實驗中Fe_xO_y 未被充分還原，則n值會偏小，據(jù)此分析；

解答 解：鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁和二氧化硅溶解，過濾得鐵的氧化物，溶液A為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，溶液A中加足量的鹽酸，生成硅酸沉淀和氯化鋁溶液中，所以C為硅酸，B為氯化鋁，在氯化鋁溶液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，硅酸加熱分解得二氧化硅，二氧化硅與碳在高溫下發(fā)生氧化還原反應生成粗硅，
（1）SiO₂與碳在高溫條件下反應生成粗硅和一氧化碳，反應的方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（2）氯化鋁溶液中加入氨水生成氫氧化鋁，反應的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，固體灼燒一般在坩堝中進行，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；坩堝；
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮氣、碳反應，生成氮化鋁和一種有毒氣體為CO，反應化學方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO，根據(jù)方程可知，反應中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6e^-，所以每生成2mol氮化鋁，N₂得到電子的物質(zhì)的量為6mol，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；6；
（4）①實驗過程依據(jù)反應原理和實驗目的分析實驗步驟為，組裝裝置，檢驗裝置氣密性，加入試劑，加入水把一氧化碳趕入后續(xù)裝置，要檢驗CO的純度，再點燃酒精燈加熱玻璃管，反應結(jié)束后停止加熱，關(guān)閉分液漏斗活塞，玻璃管稱量剩余固體，依據(jù)質(zhì)量變化計算鐵元素和氧元素物質(zhì)的量之比，所以操作順序為b、e、a、c、d，
故答案為：b、e、a、c、d；
②依據(jù)實驗結(jié)果得到，鐵的氧化物中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量為bg，鐵的質(zhì)量為（a-b）g，依據(jù)元素物質(zhì)的量計算得到比值，x：y=n（Fe）：n（O）=$\frac{m-n}{56}$：$\frac{n}{16}$=$\frac{2（m-n）}{7n}$，若實驗中Fe_xO_y 未被充分還原，則n值會偏小，所以x：y的值會偏大，
故答案為：$\frac{2（m-n）}{7n}$；偏大．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純方法的選擇和運用，為高頻考點，明確各個流程發(fā)生的反應及沉淀和濾液成分是解本題關(guān)鍵，答題時要注意實驗流程的分析，題目難度中等