Question

镁、铝、铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用
I：实验室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄，主要流程如下：

（1）已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1．8×10^-11，K_sp[Al(OH)₃]=3×10^-34，该温度下向浓度均为0．01 mol·L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成          沉淀(填化学式)。
（2）高温焙烧时发生反应的化学方程式         ，洗涤沉淀时的方法是            。
（3）常温下如果向AlCl₃饱和溶液中不断通人HCl气体，可析出AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：                                             。
Ⅱ：某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体。为此，他们设计了如下装置验证所产生的气体。

（1）G装置的作用是                              。
（2）证明有SO₂生成的现象是           ，为了证明气体中含有氢气，装置E和F中加入的试剂分别为           、           。
（3）若将铁丝换成铜丝，反应后的溶液没有出现预计的蓝色溶液，而出现了大量白色固体，原因是                       。

Answer 1

I（1）Al(OH)₃
（2）2Al(OH)₃+Mg(OH)₂=MgAl₂O₄+4H₂O （2分） 向置于过滤器上的沉淀加蒸馏水至完全没过沉淀，待其自然流尽后，重复二到三次即可（2分）
（3）AlCl₃饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl₃?6H₂O(s)Al³⁺(aq)+3Cl?(aq)+6H₂O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl?)增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl₃?6H₂O晶体。（3分）
II（1）防止空气中的H₂O进入F（2分）
（2）酸性高锰酸钾溶液褪色（2分） CuO、CuSO₄（各1分）
（3）浓硫酸中的水很少（2分）

试题分析：I（1）根据K_sp[Mg(OH)₂]可求出Mg²⁺再转化为Mg(OH)₂沉淀OH?浓度，c(Mg²⁺)?c²(OH?)=1．8×10^-11，因为c(Mg²⁺)=1/2c(OH?)，则1/2c³(OH?)=1．8×10^-11， K_sp[Al(OH)₃]="1/3" c⁴(OH?)=3×10^-34，比较可得恰好生成Al(OH)₃时，OH?浓度小，所以先生成Al(OH)₃沉淀。
（2）根据流程图，高温焙烧时的反应物为Mg(OH)₂和Al(OH)₃，生成物为MgAl₂O₄和4H₂O，配平可得化学方程式：2Al(OH)₃+Mg(OH)₂=MgAl₂O₄+4H₂O；沉淀洗涤的方法为：向置于过滤器上的沉淀加蒸馏水至完全没过沉淀，待其自然流尽后，重复二到三次即可。
（3）AlCl₃饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：AlCl₃?6H₂O(s)Al³⁺(aq)+3Cl?(aq)+6H₂O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl?)增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl₃?6H₂O晶体。
II（1）因为该实验要检验是否有H₂O生成，所以装置G盛放物质为碱石灰，作用是防止空气中的H₂O进入F。
（2）SO₂具有还原性，能被酸性KMnO₄溶液氧化，所以证明有SO₂生成的现象是酸性高锰酸钾溶液褪色；为了证明气体中含有氢气，装置E和F中加入的试剂分别为CuO、CuSO₄，若含有H₂，H₂可把CuO还原为Cu，生成的H₂O能与CuSO₄反应生成蓝色的CuSO₄?5H₂O。
（3）浓硫酸中的水很少，CuSO₄没有溶解，以CuSO₄固体的形式存在，为白色。