Question

榴石礦石可以看作CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，由榴石礦石制取氯化鈣和氧化鋁的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）榴石礦加鹽酸溶解后，溶液里除了Ca²⁺外，還含有的金屬離子是

Fe³⁺、Al³⁺

．
（2）對(duì)溶液I進(jìn)行操作時(shí)，控制溶液pH=9～10（有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見下表）
NaOH不能過量，若NaOH過量可能會(huì)導(dǎo)致

Al（OH）₃

溶解，

Ca（OH）₂

沉淀．

氫氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Ca（OH）2
開始沉淀pH	1.5	3.3	12.0

（3）寫出向沉淀物A中加入過量氫氧化鈉溶液的離子方程式

Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O

．
（4）①某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中用圖I裝置制取CO₂氣體并通入溶液Ⅱ中，結(jié)果沒有沉淀產(chǎn)生，可能的原是

鹽酸揮發(fā)，制取的二氧化碳中含有鹽酸

；為了能產(chǎn)生沉淀該同學(xué)對(duì)圖I裝置進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)的方法為

在甲與乙之間加一盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶

．

②若將二氧化碳?xì)怏w通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，混合體系中除存在電離平衡、水解平衡外，還存在溶解平衡，用方程式表示該溶解平衡關(guān)系

CaCO₃（s）?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）

．

Answer 1

分析：（1）榴石礦可以看做CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，榴石礦加鹽酸溶解后，CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解；
（2）當(dāng)NaOH過量時(shí)，溶液堿性增強(qiáng)，Al（OH）₃會(huì)溶解，從氫氧化物沉淀的pH表中可看出，Ca（OH）₂在pH為12時(shí)開始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Ca（OH）₂會(huì)沉淀；
（3）沉淀物A為反應(yīng)為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加入過量氫氧化鈉溶液，氫氧化鋁溶解，氫氧化鐵不溶，據(jù)此解答；
（4）①濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體溶于水得到稀鹽酸，可以和難溶于水的碳酸鈣反應(yīng)生成易溶于水的氯化鈣；在實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，根據(jù)NaHCO₃溶液能與HCl氣體反應(yīng)，而不與二氧化碳反應(yīng)分析；
②根據(jù)沉淀溶解平衡的書寫方法寫出，注意固體稀溶液的標(biāo)注方法．

解答：解：（1）榴石礦加鹽酸溶解，CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，以沉淀的形式除去，故答案為：Fe³⁺、Al³⁺；
（2）由（1）知，此時(shí)溶液中除了Ca²⁺外，還含有Fe³⁺、Al³⁺雜質(zhì)，需除去Fe³⁺、Al³⁺但不能損失Ca²⁺，加NaOHFe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，除去Fe³⁺、Al³⁺，加NaOH需將溶液的pH控制在9～10，若pH過高，會(huì)導(dǎo)致生成的Al（OH）₃發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O溶解，Ca（OH）₂在pH為12時(shí)開始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Ca（OH）₂會(huì)沉淀，同時(shí)Ca²⁺也因轉(zhuǎn)化為沉淀而損失，
故答案為：Al（OH）₃；Ca（OH）₂；
（3）沉淀物A為反應(yīng)為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加入過量氫氧化鈉溶液發(fā)生Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，離子反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）①實(shí)驗(yàn)室通常用稀鹽酸與大理石（或石灰石）反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)的方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，因鹽酸易揮發(fā)出，鹽酸是強(qiáng)酸，通入溶液Ⅱ中的二氧化碳中含有鹽酸，溶于水得到稀鹽酸可以和難溶于水的碳酸鈣反應(yīng)生成易溶于水的氯化鈣，所以沒有沉淀產(chǎn)生，在實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ和裝置Ⅱ之間增加除去CO₂中含有HCl氣體的裝置，NaHCO₃溶液能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，在除去氯化氫的同時(shí)增加了二氧化碳的量，
故答案為：鹽酸揮發(fā)，制取的二氧化碳中含有鹽酸；在甲與乙之間加一盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶；
②將二氧化碳?xì)怏w通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，得到碳酸鈣沉淀，碳酸鈣的溶解平衡為CaCO₃（s）?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），
故答案為：CaCO₃（s）?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵、非金屬碳的性質(zhì)，解題時(shí)不僅需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)原理，還需靈活運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，題目難度中等．