Question

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

据此回答下列问题：
（1）I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分离溶液和沉淀采用的相同的操作是

 

．
（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式．固体B

 

；C

 

；沉淀D

 

；溶液E

 

．
（3）写出①、③、④三个反应的化学方程式，②反应的离子方程式．
①

 

；②

 

；③

 

；④

 

．
（4）若含KAl（SO₄）₂ 0.15mol，同时将②氨水换成NaOH溶液，产生沉淀质量为7.8g，则需NaOH溶液的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：实验设计题

分析：A溶于得到溶液和沉淀，Al₂O₃和Fe₂O₃不溶于水，所以C的成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，向C中加入NaOH溶液，氧化铝和NaOH溶液反应生成NaAlO₂，则D是Fe₂O₃，向滤液III中加入适量盐酸，偏铝酸钠和HCl反应生成NaCl和Al（OH）₃，则沉淀是Al（OH）₃，灼烧Al（OH）₃得到Al₂O₃，所以固体B是Al₂O₃；
I滤液中含有KAl（SO₄）₂，KAl（SO₄）₂向中加入过量的氨水，二者反应生成氢氧化铝和K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄，所以溶液E中的溶质是K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄和NH₃．H₂O．

解答： 解：A溶于得到溶液和沉淀，Al₂O₃和Fe₂O₃不溶于水，所以C的成分是Al₂O₃和Fe₂O₃，向C中加入NaOH溶液，氧化铝和NaOH溶液反应生成NaAlO₂，则D是Fe₂O₃，向滤液III中加入适量盐酸，偏铝酸钠和HCl反应生成NaCl和Al（OH）₃，则沉淀是Al（OH）₃，灼烧Al（OH）₃得到Al₂O₃，所以固体B是Al₂O₃；
I滤液中含有KAl（SO₄）₂，KAl（SO₄）₂向中加入过量的氨水，二者反应生成氢氧化铝和K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄，所以溶液E中的溶质是K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄和NH₃．H₂O．
（1）I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分离溶液和沉淀采用的相同的操作是过滤，故答案为：过滤；
（2）由以上分析可知B为Al₂O₃，C是Al₂O₃和Fe₂O₃，D为Fe₂O₃，E为K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄、NH₃．H₂O，
故答案为：Al₂O₃；Al₂O₃和Fe₂O₃；Fe₂O₃；K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄、NH₃．H₂O；
（3）反应①为Al₂O₃和氢氧化钠的反应，方程式为Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
反应②为Al³⁺和氨水的反应，反应的离子方程式为Al³⁺+3NH₃、H₂O=Al（OH）₃↓+3 NH₄⁺，
反应③为偏铝酸钠和盐酸反应生成氢氧化铝沉淀的反应，反应的离子方程式为NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，
反应④为Al（OH）₃的分解反应，方程式为2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl；2Al（OH）₃

△   .

Al₂O₃+3H₂O；
（4）n（Al（OH）₃）=

7.8g

78g/mol

=0.1mol，若含KAl（SO₄）₂ 0.15mol，说明铝元素部分转化为氢氧化铝，
如果NaOH溶液少量，则需要n（NaOH）=3n（Al（OH）₃）=0.3mol，如果铝部分转化为氢氧化铝、部分转化为偏铝酸钠，则需要n（NaOH）=3n（Al（OH）₃）+4n（NaAlO₂）=0.3mol+4×0.05mol=0.5mol，
故答案为：0.3mol或0.5mol．

点评：本题考查了物质的分离和提纯，从整体上把握物质间的反应，明确物质的性质是解本题关键，知道流程图中每一步发生的反应，并能运用方程式表示，易错点是（4），注意：有两种情况，铝部分转化为氢氧化铝，一种情况是铝转化为氢氧化铝和偏铝酸钠．