Question

將高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?H₂O）和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾并棄其殘渣，濾液用適量的鹽酸酸化，經(jīng)過濾得到沉淀和含Al³⁺的濾液．
（1）高嶺土與純堿熔融時，發(fā)生的化學(xué)方程式是

 

，

 

．用過量的鹽酸酸化，最后得到的沉淀物是

 

．
（2）取上述部分濾液用NaOH溶液處理，使Al³⁺全部轉(zhuǎn)化為含AlO₂^-的溶液（A溶液），另取部分原濾液（B溶液）與A溶液混合，欲使混合后溶液中的Al元素全部轉(zhuǎn)變成Al（OH）₃沉淀，若A溶液中含a mol AlO₂^-離子，B溶液中含b mol Al³⁺離子．
①當(dāng)A、B溶液恰好完全反應(yīng)，則a與b的關(guān)系是

 

．
②當(dāng)Al³⁺剩余，則應(yīng)通入

 

（氣體）為沉淀劑，其物質(zhì)的量是

 

（用含a、b關(guān)系式表示，下同）．
③當(dāng)AlO₂^-剩余，則應(yīng)通入

 

（氣體）為沉淀劑，其物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點：含硅礦物及材料的應(yīng)用,鎂、鋁的重要化合物,有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?H₂O）和純堿混合均勻，加熱熔融其中二氧化硅和碳酸鈉反應(yīng) 生成硅酸鈉和二氧化碳，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，產(chǎn)物用過量鹽酸酸化，硅酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成硅酸白色沉淀，偏鋁酸鈉和過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁氯化鈉和水；
（2）欲使混合后溶液中的Al元素全部轉(zhuǎn)變成Al（OH）₃沉淀，依據(jù)Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓反應(yīng)的定量關(guān)系分析計算；

解答： 解：（1）高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?H₂O）和純堿混合均勻，加熱熔融其中二氧化硅和碳酸鈉反應(yīng) 生成硅酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂SiO₃+CO₂；氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al₂O₃+Na₂CO₃

高溫  .

2NaAlO₂+CO₂；產(chǎn)物用過量鹽酸酸化，硅酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成硅酸白色沉淀，偏鋁酸鈉和過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁氯化鈉和水；
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂SiO₃+CO₂；Al₂O₃+Na₂CO₃

高溫  .

2NaAlO₂+CO₂；  H₂SiO₃；
（2）使Al³⁺全部轉(zhuǎn)化為含AlO₂^-的溶液（A溶液），另取部分原濾液（B溶液）與A溶液混合，欲使混合后溶液中的Al元素全部轉(zhuǎn)變成Al（OH）₃沉淀，若A溶液中含a mol AlO₂^-離子，B溶液中含b mol Al³⁺離子．
①當(dāng)A、B溶液恰好完全反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，則a與b的關(guān)系是a=3b；
故答案為：a=3b；
 ②當(dāng)Al³⁺剩余，應(yīng)通入一水合氨溶液沉淀過量的鋁離子，需要一水合氨的物質(zhì)的量依據(jù)反應(yīng)
Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
1      3

a

3

      a
Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
1       3
b-

a

3

   3b-a
故答案為：NH₃，3b-a；     
③當(dāng)AlO₂^-剩余，則應(yīng)通二氧化碳?xì)怏w分壓使偏鋁酸根離子全部沉淀，
Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
1      3
b      3b
  2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
a-3b    

a-3b

2

二氧化碳物質(zhì)的量為0.5a-1.5b；
故答案為：CO₂，0.5a-1.5b；

點評：本題考查了硅、鎂、鋁及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，化學(xué)方程式計算，主要是氫氧化鋁的制備方法和定量計算，題目難度中等．