Question

19．工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，只含F(xiàn)e₂O₃雜質(zhì)）為原料冶煉鋁的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
（2）上述反應(yīng)是否都是氧化還原反應(yīng)否（填“是”或“否”）；寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O．
（3）反應(yīng) ①后過濾的沉淀為Fe₂O₃，簡(jiǎn)述確定此物質(zhì)中金屬元素及其價(jià)態(tài)的操作過程：取少量沉淀于一支潔凈試管，加入適量稀硫酸（或鹽酸）使其完全溶解，再滴加少量硫氰化鉀（或硫氰化銨），若溶液呈（血）紅色，說明它為Fe₂O₃．
（4）利用鋁制得的鎂鋁合金用途很廣泛，比如用作手機(jī)機(jī)身，某課外活動(dòng)小組欲對(duì)某一品牌手機(jī)機(jī)身的鋁鎂合金進(jìn)行研究，測(cè)定其中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
I．他們利用鹽酸、氫氧化鈉溶液設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案：
方案：鋁鎂合金 $\stackrel{過量鹽酸}{→}$溶液$\stackrel{過量NaOH溶液}{→}$ $\stackrel{過濾、洗滌、燒灼、冷卻}{→}$稱量灼燒產(chǎn)物的質(zhì)量．
用該方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了稱量灼燒產(chǎn)物的質(zhì)量外，還需稱量的是合金樣品的質(zhì)量．
II．拓展研究：在向鋁鎂合金溶于鹽酸后的溶液中加入過量NaOH溶液時(shí)，生成沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液體積的關(guān)系可用數(shù)軸關(guān)系表示：

當(dāng)加入60～70ml氫氧化鈉溶液時(shí)，請(qǐng)寫出發(fā)生的離子方程式Al（OH）₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
你判斷，根據(jù)圖數(shù)軸中的數(shù)據(jù)能否求出合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？能（選填“能”或“不能”）．若能計(jì)算，則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是52.94%．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，只含F(xiàn)e₂O₃雜質(zhì)），根據(jù)流程圖可知，加入試劑X為氫氧化鈉溶液，F(xiàn)e₂O₃和氫氧化鈉不反應(yīng)而氧化鋁能反應(yīng)，所以得到沉淀為Fe₂O₃，溶液乙為偏鋁酸鈉溶液，向偏鋁酸鈉溶液中通入過量的Y為二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，過濾得到氫氧化鋁的沉淀，再加熱分解得到氧化鋁，最后電解得到鋁單質(zhì)，
（1）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）上述反應(yīng)中反應(yīng)①②③都是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)①為氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（3）根據(jù)上面的分析可知，反應(yīng) ①后過濾的沉淀為氧化鐵，要確定氧化鐵中金屬元素及其價(jià)態(tài)，可以用酸溶解，再用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子的存在；
（4）I．根據(jù)題中流程可知，測(cè)定合金樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要稱量合金樣品的質(zhì)量；
II．當(dāng)加入60～70ml氫氧化鈉溶液時(shí)，沉淀的質(zhì)量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成了偏鋁酸鈉，據(jù)此書寫離子方程式，加入NaOH溶液50mL～60mL為Al（OH）₃與NaOH的反應(yīng)，可計(jì)算Al³⁺的物質(zhì)的量，則加入NaOH溶液10mL～50mL為Al³⁺和Mg²⁺消耗的體積，根據(jù)方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質(zhì)的量之比，進(jìn)而可計(jì)算鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，只含F(xiàn)e₂O₃雜質(zhì)），根據(jù)流程圖可知，加入試劑X為氫氧化鈉溶液，F(xiàn)e₂O₃和氫氧化鈉不反應(yīng)而氧化鋁能反應(yīng)，所以得到沉淀為Fe₂O₃，溶液乙為偏鋁酸鈉溶液，向偏鋁酸鈉溶液中通入過量的Y為二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，過濾得到氫氧化鋁的沉淀，再加熱分解得到氧化鋁，最后電解得到鋁單質(zhì)，
（1）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，故答案為：漏斗；
（2）上述反應(yīng)中反應(yīng)①②③都是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)①為氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
故答案為：否；Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（3）根據(jù)上面的分析可知，反應(yīng) ①后過濾的沉淀為Fe₂O₃，要確定氧化鐵中金屬元素及其價(jià)態(tài)，可以用酸溶解，再用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子的存在，操作過程為取少量沉淀于一支潔凈試管，加入適量稀硫酸（或鹽酸）使其完全溶解，再滴加少量硫氰化鉀（或硫氰化銨），若溶液呈（血）紅色，說明它為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；取少量沉淀于一支潔凈試管，加入適量稀硫酸（或鹽酸）使其完全溶解，再滴加少量硫氰化鉀（或硫氰化銨），若溶液呈（血）紅色，說明它為Fe₂O₃；
（4）I．灼燒得到的是氧化鎂，所以要計(jì)算合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要稱量合金樣品的質(zhì)量，
故答案為：合金樣品的質(zhì)量；
II．當(dāng)加入60～70ml氫氧化鈉溶液時(shí)，沉淀的質(zhì)量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成了偏鋁酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O，根據(jù)數(shù)軸可知，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是70ml-60ml=10ml，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積應(yīng)該是30ml，所以生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉溶液體積是60ml-10ml-30ml=20ml，則根據(jù)方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質(zhì)的量之比是1：1的，則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{27}{27+24}×100%$=52.94%，
故答案為：Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O；能；52.94%．

點(diǎn)評(píng) 該題考查鎂鋁合金中鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定探究實(shí)驗(yàn)的有關(guān)判斷，是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，在注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及評(píng)價(jià)能力，該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．