Question

用高岭土(主要成分是Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，并含有少量的CaO、Fe₂O₃)研制新型净水剂(铝的化合物)，其实验步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融。冷却后，用水浸取熔块，过滤，弃去残渣。滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液。溶液即为净水剂。

(1)写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al₂O₃与纯碱反应和SiO₂与纯碱的反应相似)：__________，__________。

(2)最后沉淀物是____________________，生成该沉淀的离子方程式是___________________。

(3)实验中常用的有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验在熔融土样时，应选用__________坩埚。

Answer 1

解析：(1)SiO₂是硅酸、原硅酸的酸酐；Al₂O₃是铝酸、偏铝酸的酸酐。由于热稳定性：H₂SiO₃＞H₄SiO₄，HAlO₂＞H₃AlO₃，所以SiO₂、Al₂O₃与Na₂CO₃发生类似反应：

Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑

Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑

(2)高温下，少量的CaO、Fe₂O₃也能与SiO₂发生反应：

CaO+SiO₂CaSiO₃

Fe₂O₃+3SiO₂Fe₂(SiO₃)₃

用水浸取熔块Na₂SiO₃、NaAlO₂溶解进入滤液，CaSiO₃、Fe₂(SiO₃)₃不溶解，形成滤渣。滤液用盐酸酸化，发生如下反应：+4H⁺Al³⁺+2H₂O，H₂O++2H⁺H₄SiO₄↓过滤可分离出H₄SiO₄沉淀，Al³⁺有净水作用。  (3)由于高温下，SiO₂(瓷坩埚主要成分)、Al₂O₃都能与Na₂CO₃反应，所以只能选用铁坩埚。

答案：(1)Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑  Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑

(2)H₄SiO₄(或H₂SiO₃)  H₂O++2H⁺H₄SiO₄↓(或+2H⁺H₂SiO₃↓)

(3)铁