Question

14．（1）某化學(xué)興趣小組按照?qǐng)D1流程進(jìn)行“由鎂鋁合金制備硫酸鋁晶體”的實(shí)驗(yàn)．

①則鎂鋁合金中加NaOH溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
②操作Ⅱ包含的步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（降溫結(jié)晶）、過(guò)濾、洗滌、干燥．
③某興趣小組為測(cè)定鎂鋁合金中各組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)圖2所示裝置需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有氫氣的體積、鎂鋁合金的質(zhì)量．（已知該實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度、壓強(qiáng)）
（2）現(xiàn)有一定量的AlCl₃和FeCl₃混合溶液，已知其中Al³⁺、Fe³⁺的物質(zhì)的量之和為0.10mol，若向此溶液加入160mL 2mol•L^-1 NaOH溶液，當(dāng)Al³⁺物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值為0.4時(shí)，沉淀的質(zhì)量量為7.98 克（ 要有計(jì)算過(guò)程，否則不給分）

Answer 1

分析 （1）向鎂鋁合金中加入足量氫氧化鈉溶液，Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉，鎂不反應(yīng)，采用過(guò)濾的方法進(jìn)行分離，向?yàn)V液中加入稀硫酸條件溶液的pH，得到氫氧化鋁固體，向固體中加入稀硫酸，氫氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，再將溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶（降溫結(jié)晶）、洗滌、干燥得到硫酸鋁晶體；
（2）發(fā)生反應(yīng)Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，OH^-適量時(shí)，Al³⁺、Fe³⁺生成沉淀，當(dāng)OH^-過(guò)量時(shí)，Al（OH）₃溶解；采用極限的方法進(jìn)行解答．

解答 解：（1）向鎂鋁合金中加入足量氫氧化鈉溶液，Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉，鎂不反應(yīng)，采用過(guò)濾的方法進(jìn)行分離，向?yàn)V液中加入稀硫酸條件溶液的pH，得到氫氧化鋁固體，向固體中加入稀硫酸，氫氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，再將溶液加熱濃縮、結(jié)晶得到硫酸鋁晶體；
①鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
②操作Ⅱ包含的步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（降溫結(jié)晶）、洗滌、干燥，
故答案為：冷卻結(jié)晶（降溫結(jié)晶）；洗滌；
③某興趣小組為測(cè)定鎂鋁合金中各組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)圖象知，能夠測(cè)得氫氣體積，根據(jù)金屬和氫氣之間的關(guān)系式分析知，設(shè)計(jì)圖1示裝置需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有氫氣的體積、鎂鋁合金的質(zhì)量，
故答案為：氫氣的體積、鎂鋁合金的質(zhì)量；
（2）Al³⁺、Fe³⁺的物質(zhì)的量之和為0.10mol，n（NaOH）=2mol/L×0.16L=0.32mol，設(shè)Al³⁺物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值為x．則x=0.4時(shí)，n（Al³⁺）=0.04mol，n（Fe³⁺）=0.06mol，鐵離子完全沉淀需要n（NaOH）=3n（Fe³⁺）=0.18mol，鋁離子完全沉淀需要n（NaOH）=3n（Al³⁺）=0.12mol，實(shí)際上n（NaOH）大于鐵離子和鋁離子完全沉淀需要的氫氧化鈉的物質(zhì)的量，所以氫氧化鈉要溶解，假設(shè)氫氧化鋁完全溶解，則需要n（NaOH）=n（Al³⁺）=0.04mol，共需n（NaOH）=0.34mol，所以氫氧化鋁未完全溶解，用于溶解氫氧化鋁的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.02mol，所以生成氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量為0.04mol-0.02mol=0.02mol，而氫氧化鐵的物質(zhì)的量為0.06mol，所以沉淀的總質(zhì)量為0.02×78g+0.06×107g=7.98g，
故答案為：7.98．

點(diǎn)評(píng) 本題以鋁為載體考查了混合物的計(jì)算，根據(jù)鋁離子和氫氧化鈉溶液反應(yīng)特點(diǎn)采用極限的方法進(jìn)行分析，再結(jié)合原子守恒進(jìn)行解答，題目難度中等．