题目内容

17．硅藻土是由硅藻死亡后的遗骸沉积形成的，主要成分是SiO2和有机质，并含有少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等杂质．精致硅藻土因为吸附性强、化学性质稳定等特点被广泛应用．如图是生产精制硅藻土并获得A1（OH）3的工艺流程．

（1）精制硅藻土的主要成分是SiO2．反应II后，过滤获得的滤渣主要成分是Fe（OH）3、Mg（OH）2．
（2）反应III的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；氢氧化铝常用作阻燃剂，其原因是氢氧化铝受热分解吸收热量，且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面
（3）实脸室用酸碱滴定法测定硅藻土中硅含量的步骤如下：
步骤1：准确称取样品mg，加入适量KOH固体，在高温下充分灼烧，冷却，加水溶解．
步骤2：将所得溶液完全转移至塑料烧杯中．加入硝酸至强酸性，得硅酸浊液．
步骤3：向硅酸浊液中加人NH4F溶液、饱和KCI溶液，得K2SiF6沉淀，用塑料漏斗过滤并洗涤．
步骤4：将K2SiF6转移至另一烧杯中，加入一定量蒸馏水，采用70℃水浴加热使其充分水解（K2SiF6+3H2O═H2SiO3+4HF+2KF），抽滤．
步骤5：向上述滤液中加入数滴酚酞，趁热用浓度为cmol•L-1NaOH的标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液VmL．
①步骤1中高温灼烧实验所需的仪器除三角架、泥三角、酒精喷灯外还有d．
a．蒸发皿  b．表面皿  c．瓷坩祸  d．铁坩埚
②步骤2、3中不使用玻璃烧杯、玻璃漏斗的原因是实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅
③步骤5中滴定终点的现象为最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30s不褪色．
④样品中SiO2的质量分数为$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$ （用m、c、V表示）

分析 硅藻土煅烧时，有机物能燃烧形成一些矿物盐，向煅烧所得固体中加入稀硫酸，发生的反应为：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O，矿物盐溶解，二氧化硅不反应，过滤后得到的固体主要成分是SiO2，然后烘干得到精制硅藻土．
向滤液中加入过量NaOH溶液，发生反应Fe2（SO4）3+6NaOH=2Fe（OH）3↓+3Na2SO4、Al2（SO4）3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4，然后过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，过滤得到固体Al（OH）3．
（1）精制硅藻土的主要成分是二氧化硅，反应II后，过滤获得的滤渣主要成分是氢氧化铁、氢氧化镁；
（2）反应Ⅲ发生反应：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水蒸气且吸收热量，氧化铝熔点较高，一般条件下不熔融；
（3）①氢氧化钾与二氧化硅反应，应在铁质坩埚中灼烧；
②实验中产生HF，能与二氧化硅反应；
③滤液呈酸性，滴入酚酞溶液为无色，用氢氧化钠得到滤液中HF，HF反应完毕，再滴入最后一滴NaOH溶液后溶液呈碱性，酚酞遇碱呈红色；
④根据关系式SiO2～K2SiF6～4HF～4NaOH计算．

解答 解：硅藻土煅烧时，有机物能燃烧形成一些矿物盐，向煅烧所得固体中加入稀硫酸，发生的反应为：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O，矿物盐溶解，二氧化硅不反应，过滤后得到的固体主要成分是SiO2，然后烘干得到精制硅藻土．
向滤液中加入过量NaOH溶液，发生反应Fe2（SO4）3+6NaOH=2Fe（OH）3↓+3Na2SO4、Al2（SO4）3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4，然后过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，过滤得到固体Al（OH）3．
（1）由上述分析可知，精制硅藻土的主要成分是SiO2，反应II后，过滤获得的滤渣主要成分是Fe（OH）3、Mg（OH）2，
故答案为：SiO2；Fe（OH）3、Mg（OH）2；
（2）反应Ⅲ发生反应：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，反应离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，氢氧化铝常用作阻燃剂，其原因是：氢氧化铝受热分解吸收热量，且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面，
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；氢氧化铝受热分解吸收热量，且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面；
（3）①在坩埚中进行高温灼烧，瓷坩埚含有二氧化硅，能与氢氧化钾反应，应在铁质坩埚中灼烧，
故选：d；
②实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅，步骤2、3中不使用玻璃烧杯、玻璃漏斗，
故答案为：实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅；
③滤液呈酸性，滴入酚酞溶液为无色，用氢氧化钠得到滤液中HF，HF反应完毕，步骤5中滴定终点的现象为：最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30 s不褪色；
故答案为：最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30s不褪色；
④设样品中SiO2的质量分数为x，则：
SiO2～K2SiF6～4HF～4NaOH
60g               4mol
mx g              V×10-3L×cmol/L
所以60g：mx g=4mol：V×10-3L×cmol/L
解得x=$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$
故答案为：$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$．

点评 本题属于化学工艺流程题，考查混合物的分离提纯综合应用、元素化合物知识、对操作步骤与试剂分析评价、物质含量测定等，是对学生综合能力的考查，属于高考常考题型，题目难度中等．

练习册系列答案
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