Question

4．某学生兴趣小组想利用高岭土[其主要成分是Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O]试验新型的净水剂．试验程序如下：

其中滤液E就是欲求的净水剂．试回答下列问题：
①写出混合物A、B，滤液C、D的主要成分
A：NaAlO₂和Na₂SiO₃；B：AlCl₃和H₂SiO₃；C：AlCl₃；D：H₂SiO₃．
②写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑、Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
③该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有D
A．玻璃坩埚       B．瓷坩埚       C．氧化铝坩埚     D．铁坩埚．

Answer 1

分析 本题探究的是利用高岭土[其主要成分是Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O]和纯碱为原料制新型净水剂的流程，根据流程可知混合物在加热熔融的过程中生成了硅酸钠和偏铝酸钠，加水溶解后过滤除去不溶物，滤液中加足量盐酸得到沉淀硅酸，过滤后的溶液中含AlCl₃，
①由分析可知，A是纯碱与Al₂O₃和SiO₂在熔融状态生成的产物，A加水溶解过滤除去不溶物后得到A中可溶性盐溶液的混合物，滴加过量盐酸后会生成硅酸沉淀和氯化铝溶液；
②根据题目所提示的信息及结合硅酸盐工业理论，书写化学方程式；
③所选择的仪器不能和熔融高岭土及纯碱试样发生反应．

解答 解：①氧化铝和二氧化硅在高温熔融状态下与纯碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，A中加水溶解并过滤后得到的主要是硅酸钠与偏铝酸钠的混合液，滴加过量盐酸会生成硅酸沉淀和氯化铝溶液，过滤后的不溶物为硅酸，故答案为：NaAlO₂和Na₂SiO₃；AlCl₃和H₂SiO₃；AlCl₃；D：H₂SiO₃；
②氧化铝以及二氧化硅与碳酸钠的反应为：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑、Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑，故答案为：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑、Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；      
③瓷坩埚、玻璃坩埚的成分中含有二氧化硅，能和纯碱发生反应，氧化铝坩埚也能和纯碱发生反应，在加热时反应易使坩埚炸裂，则应选择铁坩埚，故答案为：D．

点评 本题考查含硅元素的化合物的性质，可以根据所学知识进行回答，难度较大．