Question

10．霞石是一种硅酸盐，其组成可表示为K₂O•3Na₂0•4Al₂O₃•8SiO₂，某小组同学设计以霞石为原料制备Al₂O₃的方案如图：

请回答下列问题：
（1）沉淀1的化学式为SiO₂．
（2）滤液1与过量NaOH溶液反应的所有的离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）写出由溶液2生成Al（OH）₃离子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）通入过量的二氧化碳，过滤后的滤液中含有的阴离子主要是Cl^-、HCO₃^-．
（5）由Al（OH）₃→Al₂O₃的反应条件为加热．
（6）某同学提出上述流程较烦琐，可简化流程，其方法是向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al（OH）₃，则试剂X为氨水．

Answer 1

分析 （1）由霞石为原料制备Al₂O₃的方案可知，霞石中加盐酸，只有二氧化硅不反应，则沉淀I为SiO₂；
（2）根据滤液1中含氯化钾、氯化钠、氯化铝、HCl，再加过量的NaOH，除发生酸碱中和，NaOH还与氯化铝反应生成偏铝酸钠；
（3）溶液2中再通入二氧化碳，偏铝酸钠与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠；
（4）溶液2中除生成碳酸氢钠，原过量的NaOH也能与过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，另外最初的滤液1中本身已经含有的阴离子是氯离子，由此分析可知滤液里主要含有的阴离子；
（5）Al（OH）₃不稳定，受热易分解；
（6）Al（OH）₃是两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，但弱酸如碳酸、弱碱如NH₃•H₂O不能溶解，再结合Al³⁺必须在碱性条件下才能生成Al（OH）₃，即可确定应选择的试剂．

解答 解：由霞石为原料制备Al₂O₃的方案可知，霞石中加盐酸，只有二氧化硅不反应，则沉淀I为SiO₂，滤液I中含氯化钾、氯化钠、氯化铝、HCl，再加过量的NaOH，发生酸碱中和、氯化铝与NaOH反应生成偏铝酸钠，再通入二氧化碳，偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，过滤后加热氢氧化铝可制备氧化铝．
（1）由上述分析可知，沉淀I为SiO₂，故答案为：SiO₂；
（2）向滤液1中加入过量NaOH溶液的有关反应离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O或Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O或Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）由溶液2生成Al（OH）₃的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）滤液里主要的阴离子，可结合滤液1中本身含有的氯离子，以及通入过量CO₂后生成的，故答案为：Cl^-、HCO₃^-；
（5）Al（OH）₃受热易分解，选择加热可使Al（OH）₃分解生成Al₂O₃，故答案为：加热；
（6）向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al（OH）₃，应选择弱碱，试剂X为氨水，故答案为：氨水．

点评 本题考查无机物制备实验方案的设计，把握制备流程中的反应、混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氢氧化铝的两性，中等难度．