Question

铝土矿（主要成分为Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃）是提取氧化铝的原料．提取氧化铝的工艺流程如下：

（1）滤液甲的主要成分是（写化学式）

 

（2）写出反应Ⅱ的离子方程式：

 

（3）结合反应Ⅱ，判断下列微粒结合质子（H⁺）的能力，由强到弱的顺序是

 

（填字母序号）
a．AlO₂^-       b．OH^-        c．SiO₃^2-
（4）取滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤；再用惰性电极电解其滤液，两极均有气体产生，且全部逸出，在阴极区还有沉淀生成，最后沉淀消失．沉淀消失的原因可用离子方程式表示为：

 

（5）取 （4）电解以后的溶液10.0mL，经分析，该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100mol?L^-1 盐酸溶液，当加入50.0mL 盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解．
①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为：

 

②请在坐标系中画出生成沉淀的物质的量与加入盐酸体积的关系图

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,镁、铝的重要化合物,物质的分离、提纯和除杂

专题：实验题

分析：由制备流程可知，I中Al₂O₃、SiO₂与NaOH反应，而Fe₂O₃不与NaOH反应，则沉淀为Fe₂O₃；I发生Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na〔Al（OH）₄〕、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，滤液甲中含NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，再通入二氧化碳发生2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；最后氢氧化铝受热分解生成氧化铝与水，结合物质的性质及反应原理解答．

解答： 解：由制备流程可知，I中Al₂O₃、SiO₂与NaOH反应，而Fe₂O₃不与NaOH反应，则沉淀为Fe₂O₃；I发生Al₂O₃+2NaOH+3H₂O═2Na〔Al（OH）₄〕、SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，滤液甲中含NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，再通入二氧化碳发生2AlO₂^-+CO₂+2H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；最后氢氧化铝受热分解生成氧化铝与水，
（1）由上述分析可知，滤液甲中含NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃，故答案为：NaOH、NaAlO₂、Na₂SiO₃；
（2）由流程可知，反应Ⅱ的离子方程式为CO₂+2OH^-═CO₃^2-+2H₂O、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+2 AlO₂^-═2Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：CO₂+2OH^-═CO₃^2-+2H₂O、2AlO₂^-+CO₂+3H₂O═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（3）碱性越强，结合质子（H⁺）的能力越强，则结合质子（H⁺）的能力为b＞a＞c，故答案为：b＞a＞c；
（4）滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤，得到滤液中含NaCl、AlCl₃，再用惰性电极电解其滤液，生成NaOH和氢气、氯气，在阴极区还有沉淀生成，最后沉淀消失，沉淀消失发生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100mol?L^-1 盐酸溶液，当加入50.0mL 盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解，则溶质为NaOH、NaAlO₂，
①加入50.0mL 盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为H⁺+OH^-═H₂O、H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-═H₂O、H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O；
②由H⁺+OH^-═H₂O、H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，且NaOH、NaAlO₂物质的量相等，可知消耗盐酸为1：1：3图象如下所表示，
，故答案为：．

点评：本题考查物质制备实验方案的设计及物质分离提纯等，综合性较强，为高频考点，把握发生的反应及反应的先后顺序、酸性强弱等为解答的关键，侧重分析能力、知识综合应用能力的考查，题目难度中等．