Question

【题目】铝及其化合物在生产生活中有着广泛的用途。

Ⅰ．高岭土化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：

根据流程图回答下列问题：

（1）实验室配制4mol/L的盐酸1000mL需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、____________________等。

（2）加适量铝粉时所发生的离子反应方程式为________________________________。

Ⅱ．铝和镁的碱式碳酸盐（AlxMgy(OH)z(CO3)w·nH2O）是一种中和胃酸过多的常用药物，某化学兴趣小组通过以下实验探究该药物主要成分的化学式：

甲同学取该碱式盐9.03 g充分灼烧至恒重，测得剩余固体质量为5.13 g；

乙同学取相同质量的碱式盐使其溶于足量的盐酸中，收集到气体体积为336mL（已换算为标准状况）；继续向溶液中加入足量的NaOH溶液得到5.22 g白色沉淀。试通过计算确定该碱式碳酸盐的化学式________。（写出计算过程，只有答案不给分）

Answer 1

【答案】1000mL容量瓶、胶头滴管 Al+Fe3+= Al3++Fe Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O

【解析】

高岭土化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分，由流程可知，高岭土在煅烧的过程中可除去杂质和水分，加足量盐酸得到沉淀SiO2，溶液中含Al3+、Fe3+，加适量铝粉，置换出铁，过滤去掉滤渣得氯化铝溶液，用碳酸钙调节溶液的pH，将溶液蒸发浓缩得碱式氯化铝，据此答题。

（1）实验室配制4mol/L的盐酸1000mL需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、1000mL容量瓶、胶头滴管等，所以除去烧杯、玻璃棒、量筒外，还需要的仪器为1000mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：1000mL容量瓶、胶头滴管。

（2）加足量盐酸，溶液中含Al3+、Fe3+，加适量铝粉，置换出铁，反应的离子方程式为：Al+Fe3+=Al3++Fe，故答案为：Al+Fe3+=Al3++Fe。

（3）取该碱式盐9.03g溶于足量的盐酸中，收集到气体体积为336mL，该气体为CO2，336mL的CO2气体的物质的量为0.336L÷22.4L/mol=0.015mol，故n（CO32-）=n（CO2）=0.015mol，继续向溶液中加入足量的NaOH溶液得到5.22g白色沉淀，该沉淀为Mg（OH）2，故n[Mg（OH）2]=5.22g÷58g/mol=0.09mol，则n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]=0.09mol，取该碱式盐9.03g充分灼烧至恒重，测得剩余固体质量为5.13g，该固体为Al2O3和MgO，Al2O3的物质的量为（5.13g-0.09mol×40g/mol）÷102g/mol=0.015mol，则n（Al3+）=2n（Al2O3）=0.03mol，利用电荷守恒2n（Mg2+）+3n（Al3+）=n（OH-）+2n（CO32-），故n（OH-）=0.03mol×3+0.09mol×2-0.015mol×2=0.24mol，故：m（CO32-）=0.015mol×60g·mol-1=0.9g，m（OH-）=0.24mol×17g·mol-1=4.08g，m（Mg2+）=0.09mol×24g·mol-1=2.16g，m（Al3+）=0.03mol×27g·mol-1=0.81g，所以m（H2O）=9.03g-0.9g-4.08g-2.16g-0.81g=1.08g，故n（H2O）=1.08g÷18g/mol=0.06mol，则n（Al3+）：n（Mg2+）：n（OH-）：n（CO32-）：n（H2O）=0.03：0.09：0.24：0.015：0.06=2：6：16：1：4，该碱式碳酸盐的化学式为Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O，故答案为：Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O。