Question

某混合物A，含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)如圖所示的物質(zhì)之間的變化：

據(jù)此回答下列問題：
（1）I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分離溶液和沉淀采用的相同的操作是

 

．
（2）根據(jù)上述框圖反應(yīng)關(guān)系，寫出下列B、C、D、E所含物質(zhì)的化學(xué)式．固體B

 

；C

 

；沉淀D

 

；溶液E

 

．
（3）寫出①、③、④三個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式，②反應(yīng)的離子方程式．
①

 

；②

 

；③

 

；④

 

．
（4）若含KAl（SO₄）₂ 0.15mol，同時(shí)將②氨水換成NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀質(zhì)量為7.8g，則需NaOH溶液的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：A溶于得到溶液和沉淀，Al₂O₃和Fe₂O₃不溶于水，所以C的成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，向C中加入NaOH溶液，氧化鋁和NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂，則D是Fe₂O₃，向?yàn)V液III中加入適量鹽酸，偏鋁酸鈉和HCl反應(yīng)生成NaCl和Al（OH）₃，則沉淀是Al（OH）₃，灼燒Al（OH）₃得到Al₂O₃，所以固體B是Al₂O₃；
I濾液中含有KAl（SO₄）₂，KAl（SO₄）₂向中加入過量的氨水，二者反應(yīng)生成氫氧化鋁和K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄，所以溶液E中的溶質(zhì)是K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄和NH₃．H₂O．

解答： 解：A溶于得到溶液和沉淀，Al₂O₃和Fe₂O₃不溶于水，所以C的成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，向C中加入NaOH溶液，氧化鋁和NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂，則D是Fe₂O₃，向?yàn)V液III中加入適量鹽酸，偏鋁酸鈉和HCl反應(yīng)生成NaCl和Al（OH）₃，則沉淀是Al（OH）₃，灼燒Al（OH）₃得到Al₂O₃，所以固體B是Al₂O₃；
I濾液中含有KAl（SO₄）₂，KAl（SO₄）₂向中加入過量的氨水，二者反應(yīng)生成氫氧化鋁和K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄，所以溶液E中的溶質(zhì)是K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄和NH₃．H₂O．
（1）I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分離溶液和沉淀采用的相同的操作是過濾，故答案為：過濾；
（2）由以上分析可知B為Al₂O₃，C是Al₂O₃和Fe₂O₃，D為Fe₂O₃，E為K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄、NH₃．H₂O，
故答案為：Al₂O₃；Al₂O₃和Fe₂O₃；Fe₂O₃；K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄、NH₃．H₂O；
（3）反應(yīng)①為Al₂O₃和氫氧化鈉的反應(yīng)，方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
反應(yīng)②為Al³⁺和氨水的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3NH₃、H₂O=Al（OH）₃↓+3 NH₄⁺，
反應(yīng)③為偏鋁酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，
反應(yīng)④為Al（OH）₃的分解反應(yīng)，方程式為2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl；2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；
（4）n（Al（OH）₃）=

7.8g

78g/mol

=0.1mol，若含KAl（SO₄）₂ 0.15mol，說明鋁元素部分轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，
如果NaOH溶液少量，則需要n（NaOH）=3n（Al（OH）₃）=0.3mol，如果鋁部分轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁、部分轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，則需要n（NaOH）=3n（Al（OH）₃）+4n（NaAlO₂）=0.3mol+4×0.05mol=0.5mol，
故答案為：0.3mol或0.5mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離和提純，從整體上把握物質(zhì)間的反應(yīng)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)，并能運(yùn)用方程式表示，易錯(cuò)點(diǎn)是（4），注意：有兩種情況，鋁部分轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，一種情況是鋁轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁和偏鋁酸鈉．