Question

3．某混合物A，含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，取a g的A在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化．

（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步的实验操作方法为过滤．
（2）沉淀D的化学式为Fe₂O₃
（3）①的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O
②的离子方程式为Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺
（4）为使Al元素全部转化为B，步骤③的缺陷为盐酸的量不易控制，改进的方法为通入CO₂
（5）B的质量为b g，则混合物A中Al元素的质量分数为$\frac{9b}{17a}×100%$（用含a，b的代数式表示）

Answer 1

分析 某混合物A含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，加水后经过滤分离可得溶液KAl（SO₄）₂和Al₂O₃、Fe₂O₃沉淀混合物C，加入NaOH溶液，NaOH和Al₂O₃反应生成NaAlO₂，过滤后得到NaAlO₂溶液，沉淀D为Fe₂O₃，加入盐酸得到FeCl₃，NaAlO₂溶液中加入适量盐酸，反应生成Al（OH）₃和NaCl，Al（OH）₃加热分解生成B为Al₂O₃，溶液E为K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄混合物，结合对应的物质的性质以及题目要求解答该题．

解答 解：某混合物A含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，加水后经过滤分离可得溶液KAl（SO₄）₂和Al₂O₃、Fe₂O₃沉淀混合物C，加入NaOH溶液，NaOH和Al₂O₃反应生成NaAlO₂，过滤后得到NaAlO₂溶液，沉淀D为Fe₂O₃，加入盐酸得到FeCl₃，NaAlO₂溶液中加入适量盐酸，反应生成Al（OH）₃和NaCl，Al（OH）₃加热分解生成B为Al₂O₃，溶液E为K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄混合物，
（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步的实验操作用于分离溶液和沉淀，为过滤操作，故答案为：过滤；
（2）通过以上分析知，D是Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃；
（3）反应①为氧化铝和氢氧化钠的反应，生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
反应②为铝离子和一水合氨的反应，生成铵盐和氢氧化铝沉淀，离子方程式为Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）氢氧化铝能溶于稀盐酸，所以盐酸的量不易控制，要想得到氢氧化铝沉淀，最好是向偏铝酸钠溶液中通入CO₂，二氧化碳和偏铝酸钠反应生成碳酸钠或碳酸氢钠和氢氧化铝，
故答案为：盐酸的量不易控制；通入CO₂；
（5）B为Al₂O₃，bg氧化铝来自于KAl（SO₄）₂、Al₂O₃，则样品中Al元素质量为$\frac{54b}{102}$g，可知混合物A中Al元素的质量分数为$\frac{\frac{54b}{102}}{a}×100%$=$\frac{9b}{17a}×100%$，
故答案为：$\frac{9b}{17a}×100%$．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，综合考查元素化合物性质，侧重Al、Fe及其化合物性质的考查，注意氧化铝的两性，明确发生的化学反应为解答的关键，题目难度中等．