Question

用霞石巖（主要成分Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸鈉、碳酸鉀和氧化鋁的工藝流程如下：

已知：NaHCO₃溶液的pH約為8～9，Na₂CO₃溶液的pH約為11～12．
溶解過濾工序產生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類，鈣和硅等其他雜質在濾渣霞石泥中．部分物質的溶解度見圖，根據題意回答下列問題：

（1）固體M的化學式是

 

，X物質是

 

．
（2）實驗室進行煅燒操作時盛放固體物質的實驗儀器是

 

，濾液W中主要含有的離子有

 

．
（3）碳酸化Ⅰ中發(fā)生主要反應的離子方程式是

 

．
（4）操作Ⅰ是

 

（填寫名稱），操作Ⅱ是

 

（選填編號）．
a．趁熱過濾b．冷卻過濾    c．蒸餾d．灼燒
（5）碳酸化Ⅱ調整pH=8的目的是

 

，產品K₂CO₃中最可能含有的雜質是

 

（寫化學式）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：在高溫下礦石、石灰石、煤混合反應生成的X可以進行碳酸的酸化，實驗X一定是CO₂氣體．溶解過濾工序產生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類，鈣和硅等其他雜質在濾渣霞石泥中，所以通入CO₂后一定生成氫氧化鋁沉淀，灼燒則得到氧化鋁，即M是氧化鋁；碳酸氫鉀灼燒生成碳酸鉀，所以碳酸化Ⅱ調整pH=8的目的是碳酸根轉化為碳酸氫根離子，利于KHCO₃結晶析出．由于溶液中還含有碳酸氫鈉，所以產品K₂CO₃中最可能含有的雜質是碳酸鈉；
（1）碳酸鈣可以和鹽酸反應生成二氧化碳氣體，氫氧化鋁受熱分解為氧化鋁和水；
（2）固體灼燒應該在坩堝中進行，碳酸鈉和碳酸鉀可以和二氧化碳反應得到碳酸氫鹽；
（3）偏鋁酸鹽可以和少量的二氧化碳發(fā)生反應生成氫氧化鋁和碳酸鹽；
（4）制備碳酸鹽可以采用蒸發(fā)濃縮的方法；
（5）在一定的堿性環(huán)境下，碳酸根可以轉化為碳酸氫根離子．

解答： 解：（1）在高溫下礦石、石灰石、煤混合反應生成的X可以進行碳酸的酸化，實驗X一定是CO₂氣體．溶解過濾工序產生的濾液中含鈉、鉀和鋁的可溶性鹽類，鈣和硅等其他雜質在濾渣霞石泥中，所以通入CO₂后一定生成氫氧化鋁沉淀，灼燒則得到氧化鋁，即M是氧化鋁，故答案為：Al₂O₃；CO₂；
（2）固體灼燒應該在坩堝中進行，濾液W可以循環(huán)使用，原來制備碳酸鈉和碳酸鉀，所以其中主要含有的離子有Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
故答案為：坩堝；Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
（3）碳酸化Ⅰ的目的是制備氫氧化鋁，又因為溶液的pH=11，所以生成的是碳酸鹽，而不是碳酸氫鹽，即該反應的離子方程式應該是2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）操作Ⅰ的目的是制備碳酸鹽，所以應該是蒸發(fā)濃縮，然后趁熱過濾即可，
故答案為：蒸發(fā)；a．
（5）碳酸氫鉀灼燒生成碳酸鉀，所以碳酸化Ⅱ調整pH=8的目的是碳酸根轉化為碳酸氫根離子，利于KHCO₃結晶析出．由于溶液中還含有碳酸氫鈉，所以產品K₂CO₃中最可能含有的雜質是碳酸鈉；
故答案為：碳酸根轉化為碳酸氫根離子，利于KHCO₃結晶析出；Na₂CO₃．

點評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強，對學生的要求高．試題在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力．該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論．