Question

12．“材料“的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义．请回答下列问题：
Ⅰ．（1）石棉（CaMg₃Si₄O₁₂）是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成为CaO•3MgO•4SiO₂．
（2）高分子材料可以分成无机高分子材料和有机高分子材料．[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m属于无机高分子材料，是一种新型高效净水剂，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为+3．
Ⅱ．高纯二氧化硅可用来制造光纤．某稻壳灰的成分如下表：

组分	SiO2	C	Na2O	K2O	Al2O3	Fe2O3
质量分数/%	59.20	38.80	0.25	0.50	0.64	0.61

通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅：
请回答下列问题：
（1）根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物的种类最多有3类，其中SiO₂为酸性氧化物（填氧化物的类别）
（2）滤渣A的成分有C和Fe₂O₃填化学式）
（3）步骤②洗涤沉淀的方法是向漏斗中加水至浸没沉淀，待水自然流下后，再重复2-3次
（4）步骤③反应的化学方程式为：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、坩埚钳和三脚架．

Answer 1

分析 I．（1）用氧化物的形式表示其组成，书写顺序是：活泼金属元素氧化物、较活泼金属元素氧化物、二氧化硅、水；
（2）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合价代数和为0；
II．稻壳灰用足量的氢氧化钠浸泡，过滤得A为硅酸钠溶液，滤渣A含有C以及氧化铁，硅酸钠溶液中加入盐酸生成硅酸沉淀，过滤、洗涤得滤渣B为硅酸，煅烧硅酸可得二氧化硅，
（1）二氧化硅为酸性氧化物，氧化钠、氧化钾、氧化铁为碱性氧化物，氧化铝为两性氧化物；
（2）氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱，氧化铝为两性氧化物能够与强碱反应生成可溶性偏铝酸盐，二氧化硅 为酸性氧化物与氢氧化钠反应生成可溶性硅酸钠，三氧化二铁与氢氧化钠不反应；
（3）根据沉淀的洗涤方法来洗涤沉淀；
（4）硅酸受热分解生成二氧化硅和水；依据灼烧固体实验选择合适装置．

解答 解：I．（1）石棉（CaMg₃Si₄O₁₂）是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其组成，书写顺序是：活泼金属元素氧化物、较活泼金属元素氧化物、二氧化硅、水，所以为CaO•3MgO•4SiO₂，
故答案为：CaO•3MgO•4SiO₂；
（2）化合物中铝元素显+3价，氢氧根为-1价，各元素的化合价代数和为0，故铁元素的化合价为+3价；
故答案为：+3；
II．稻壳灰用足量的氢氧化钠浸泡，过滤得A为硅酸钠溶液，滤渣A含有C以及氧化铁，硅酸钠溶液中加入盐酸生成硅酸沉淀，过滤、洗涤得滤渣B为硅酸，煅烧硅酸可得二氧化硅，
（1）二氧化硅为酸性氧化物，氧化钠、氧化铁为碱性氧化物，氧化铝为两性氧化物，所以最多涉及3中氧化物，
故答案为：3；酸性氧化物；
（2）氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱，氧化铝为两性氧化物能够与强碱反应生成可溶性偏铝酸盐，二氧化硅 为酸性氧化物与氢氧化钠反应生成可溶性硅酸钠，三氧化二铁、碳与氢氧化钠不反应，所以过滤剩余的滤渣为C和Fe₂O₃；
故答案为：C和Fe₂O₃；
（3）沉淀的洗涤方法：向漏斗中加水至浸没沉淀，待水自然流下后，再重复2-3次，
故答案为：向漏斗中加水至浸没沉淀，待水自然流下后，再重复2-3次；
（4）硅酸不稳定受热易分解生成二氧化硅和水，其反应方程式为：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；灼烧固体需要的仪器有：坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角；
故答案为：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；坩埚钳；三脚架．

点评 本题以硅及其化合物性质为载体考查物质的制备以及分离提纯，侧重于学生分析、实验能力的考查，解答本题时注意熟悉氧化物的分类，明确硅及其化合物性质，题目难度中等．