Question

7．实验室采用MgC1₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄的主要流程如下：

（1）制备MgAl₂O₄过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式为2Al（OH）₃+Mg（OH）₂=MgAl₂O₄+4H₂O．
（2）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）．
（3）在25℃下，向浓度均为0.01mol/L的MgC1₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Al（OH）₃沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
【已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34】
（4）将Mg、Al组成的9.9g混合物投入一定量稀硝酸中，恰好完全反应，共收集到还原产物NO气体6.72L（标准状况），向反应后的溶液中加入4mol/L的Na0H溶液300mL时，则形成沉淀的质量为17.4g．

Answer 1

分析 MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥得氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，再在高温焙烧得到MgAl₂O₄固体，
（1）经分析沉淀为Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高温焙烧备MgAl₂O₄时发生反应生成MgAl₂O₄和H₂O；
（2）根据题意可知，沉淀中应该附着氯离子和铵根离子，若判断是否洗净，可以取少量最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银溶液进行判断，若生成白色沉淀，则说明没有洗涤干净；若没有沉淀生成，则说明已经洗涤干净；
（3）根据溶度积常数确定先沉淀的物质，Cu²⁺和Al³⁺开始沉淀时OH^-离子的浓度，开始沉淀时所需OH^-离子的浓度越小，离子越先沉淀；
（4）硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为6.72L，即物质的量=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，根据氮元素的化合价变化计算转移电子物质的量，得到镁铝物质的量，加入4mol/L的Na0H溶液300mL时，分析判断铝离子的存在形式，计算最后生成沉淀的质量．

解答 解：（1）经分析沉淀为Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高温焙烧备MgAl₂O₄时发生反应生成MgAl₂O₄和H₂O，反应的化学方程式为：2Al（OH）₃+Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgAl₂O₄+4H₂O；
故答案为：2Al（OH）₃+Mg（OH）₂=MgAl₂O₄+4H₂O；
（2）沉淀中应该附着氯离子和铵根离子，若判断是否洗净：可以取少量最后一次洗涤液，加入AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）溶液进行判断，若生成白色沉淀，则说明没有洗涤干净，若没有白色沉淀生成，则说明已经洗涤干净，
故答案为：AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）；
（3）向0.01mol•L^-1的MgCl₂中逐滴加入氨水，K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）[c（OH^-）]²=0.01mol•L^-1×[c（OH^-）]²=1.8×10^-11，c（OH^-）=$\sqrt{18}$×10^-5，即当溶液中c（OH^-）＞$\sqrt{18}$×10^-5时有Mg（OH）₂沉淀生成；
向0.01mol•L^-1AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）[c（OH^-）]³=0.01mol•L^-1×[c（OH^-）]³=3×10^-34，c（OH^-）=$\root{3}{30}$×10^-11，即当溶液中c（OH^-）＞$\root{3}{30}$×10^-11时有Al（OH）₃沉淀生成；向浓度均为0.01mol•L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，应先生成Al（OH）₃沉淀，反应离子方程式应为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案为：Al（OH）₃；Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为6.72L，物质的量为：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，所以转移的电子的物质的量为：0.3mol×（5-2）=0.9mol，设金属Mg、Al组成的9.9g混合物中MgAl物质的量分别为：x、y，
2x+3y=0.9
24x+27y=9.9
x=0.3mol
y=0.1mol
向反应后的溶液中加入4mol/L的Na0H溶液300mL．n（OH^-）=0.3L×4mol/L=1.2mol，
 Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
  1          2
0.3mol    0.6mol
     Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
    1            3          1 
0.1mol   0.3mol       0.1mol
剩余氢氧化钠物质的量=1.2mol-0.9mol=0.3mol，
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.1mol      0.1mol
最后沉淀为Mg（OH）₂，所以最后沉淀质量为：0.3mol×58g/mol=17.4g，
故答案为：17.4．

点评 本题考查物质的制备实验、氧化还原反应定量计算、物质量不同产物不同、溶度积常数计算、物质性质等知识点，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，难度中等．