Question

19．某矿样的主要成分为Al₂O₃和SiO₂．现以该矿样为原料制备氧化铝和高纯硅的流程如图：

请回答下列问题：
（1）试剂a的最佳选择为a（填代号）．
a．稀盐酸   b．氨水  c．纯碱溶液  d．醋酸
（2）由沉淀Ⅱ获得Al₂O₃，用到的实验仪器除了酒精灯、泥三角、玻璃棒和铁三脚外，还需要的两种仪器是坩埚、坩埚钳（填写仪器名称）．
（3）滤液A中通入NH₃后发生反应的离子方程式为Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（4）NH₄Cl是一种常用化肥的主要成分．现有一包肥料可能是NH₄Cl或（NH₄）₂SO₄中的一种，请设计实验进行鉴别（简述操作过程）取适量样品于试管中配成溶液，先滴加过量稀盐酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则证明是（NH₄）₂SO₄，若不产生白色沉淀，则证明是NH₄Cl．
（5）如图所示实验装置，在实验室中制取氨气可选用装置AB，氨气的干燥应选用装置CE（选填代号）．

Answer 1

分析 矿样的主要成分为Al₂O₃和SiO₂，由工艺流程可知，滤液A中加氨水得沉淀，应为铝离子与氨水反应生成氢氧化铝，所以矿样中加入的试剂a为稀盐酸，矿样与盐酸反应得固体Ⅰ为滤液A，则沉淀Ⅰ为SiO₂，滤液A含有氯化铝，滤液中通入氨气得沉淀Ⅱ为氢氧化铝，过滤得滤液为氯化铵溶液，氢氧化铝加热分解得氧化铝，氯氧铵溶液经浓缩结晶得氯化铵晶体，沉淀Ⅰ中二氧化硅与碳在高温下反应，得粗硅，粗硅与氯化氢加热生成氢气和三氯硅烷，三氯硅烷再被氢气还原可得高纯硅和氯化氢，以此来解答．

解答 解：矿样的主要成分为Al₂O₃和SiO₂，由工艺流程可知，滤液A中加氨水得沉淀，应为铝离子与氨水反应生成氢氧化铝，所以矿样中加入的试剂a为稀盐酸，矿样与盐酸反应得固体Ⅰ为滤液A，则沉淀Ⅰ为SiO₂，滤液A含有氯化铝，滤液中通入氨气得沉淀Ⅱ为氢氧化铝，过滤得滤液为氯化铵溶液，氢氧化铝加热分解得氧化铝，氯氧铵溶液经浓缩结晶得氯化铵晶体，沉淀Ⅰ中二氧化硅与碳在高温下反应，得粗硅，粗硅与氯化氢加热生成氢气和三氯硅烷，三氯硅烷再被氢气还原可得高纯硅和氯化氢，
（1）根据上面的分析可知，试剂a的最佳选择为稀盐酸，故选a；
（2）灼烧氢氧化铝获得Al₂O₃，用到的实验仪器除了酒精灯、泥三角、玻璃棒和铁三脚外，还需要的两种仪器是坩埚　坩埚钳，
故答案为：坩埚、坩埚钳；
（3）氯化铝溶液中通入NH₃后发生反应的离子方程式为Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）设计实验进行鉴别NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄的方法是取适量样品于试管中配成溶液，先滴加过量稀盐酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则证明是（NH₄）₂SO₄，若不产生白色沉淀，则证明是NH₄Cl，
故答案为：取适量样品于试管中配成溶液，先滴加过量稀盐酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则证明是（NH₄）₂SO₄，若不产生白色沉淀，则证明是NH₄Cl；
（5）在实验室中制取氨气用氢氧化钙与氯化铵固体加热的方法或用浓氨水与碱石灰的方法，所以可选用装置AB，氨气是碱性气体，所以干燥应选用装置CE，
故答案为：AB；CE．

点评 本题以制备氧化铝和高纯硅工艺流程为载体考查混合物分离实验方案的设计，为高频考点，涉及无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式等，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．