Question

（2013?浦东新区二模）用霞石岩（主要成份Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：
已知：NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12．溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中．部分物质的溶解度见下图，根据题意回答下列问题：

（1）固体M的化学式是

Al₂O₃

，X物质是

CO₂

．
（2）实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是

坩埚

，滤液W中主要含有的离子有

Na⁺、K⁺、HCO₃^-

．
（3）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是

2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-

．
（4）操作Ⅰ是

蒸发

（填写名称），操作Ⅱ是

a

（选填编号）．
a．趁热过滤    b．冷却过滤    c．蒸馏     d．灼烧
（5）碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是

碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出

，产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是

Na₂CO₃

（写化学式）．
（6）实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度，为提高实验精度，T试剂最好是

足量BaCl₂溶液

；操作Ⅲ的名称是

恒重操作（重复干燥称量操作）

．

Answer 1

分析：（1）碳酸钙可以和盐酸反应生成二氧化碳气体，氢氧化铝受热分解为氧化铝和水；
（2）固体灼烧应该在坩埚中进行，碳酸钠和碳酸钾可以和二氧化碳反应得到碳酸氢盐；
（3）偏铝酸盐可以和少量的二氧化碳发生反应生成氢氧化铝和碳酸盐；
（4）制备碳酸盐可以采用蒸发浓缩的方法；
（5）在一定的碱性环境下，碳酸根可以转化为碳酸氢根离子；
（6）测定产品碳酸钾的纯度，则应该把碳酸钾转化为碳酸盐沉淀，根据所得沉淀的质量来确定碳酸钾的量，计算纯度．

解答：（1）在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化，实验X一定是CO₂气体．溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中，所以通入CO₂后一定生成氢氧化铝沉淀，灼烧则得到氧化铝，即M是氧化铝，故答案为：Al₂O₃、CO₂；
（2）固体灼烧应该在坩埚中进行，滤液W可以循环使用，原来制备碳酸钠和碳酸钾，所以其中主要含有的离子有Na⁺、K⁺、HCO₃^-，故答案为：坩埚；Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
（3）碳酸化Ⅰ的目的是制备氢氧化铝，又因为溶液的pH=11，所以生成的是碳酸盐，而不是碳酸氢盐，即该反应的离子方程式应该是2AlO₂^-+CO₂+3H₂O→2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，故答案为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O→2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）操作Ⅰ的目的是制备碳酸盐，所以应该是蒸发浓缩，然后趁热过滤即可，故答案为：蒸发；a．
（5）碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾，所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出．由于溶液中还含有碳酸氢钠，所以产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是碳酸钠，故答案为：碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出；Na₂CO₃；
（6）要测定测定产品碳酸钾的纯度，则应该把碳酸钾转化为碳酸盐沉淀，由于碳酸钡比碳酸钙难溶，所以T试剂最好是足量BaCl₂溶液，为了防止误差，应该重复干燥称量操作，所以操作Ⅲ的名称是恒重操作，故答案为：足量BaCl₂溶液；恒重操作（重复干燥称量操作）．

点评：该题是高考中的常见题型，难度大，综合性强，对学生的要求高．试题在注重对基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计能力以及评价能力．该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论．