Question

鋁是用途廣泛的金屬材料，目前工業(yè)上主要用鋁土礦（主要成分含氧化鋁、氧化鐵）來制取鋁，其常見的過程如下：

請回答下列問題：
（1 ）沉淀B可作為化工產(chǎn)品出售，其用途為

 

，溶液C中陰離子有

 

．
（2）若在實驗室模擬該生產(chǎn)，則操作Ⅳ將原料置于

 

中進行，確保該過程轉(zhuǎn)化完全的方法是對產(chǎn)品（含容器）進行稱量后

 

．
（3 ）寫出①過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

，生產(chǎn)過程中，NaOH、CO₂、H₂O和

 

都可循環(huán)使用．
（4 ）有時操作Ⅱ得到的溶液為Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液．取樣品溶液50.00mL加水稀釋到1L，從中取出20mL．測量溶液體積的儀器事先進行洗滌的洗滌液依次為：

 

，對溶液體積讀數(shù)的方法是讀出

 

對應(yīng)的刻度值．
（5 ）用標準鹽酸（0.2000mol/L）進行滴定：
①上述所取20.00mL溶液（酚酞做指示劑）消耗標準鹽酸12.00mL．
②從1L稀釋液中另取10.00mL（甲基橙做指示劑）消耗標準鹽酸15.00mL．
則50.00mL原樣品溶液中碳酸氫鈉的濃度為

 

．
（6 ）操作Ⅲ進行時，為使D溶液中只有一種溶質(zhì)，在每升溶液中需加入生石灰的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗設(shè)計題

分析：鋁土礦（主要成分含氧化鋁、氧化鐵）粉碎后堿浸，氧化鐵不和堿反應(yīng)，氧化鋁可與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；過濾后得到的沉淀B為氧化鐵，濾液C中含氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；通入二氧化碳，二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，過濾得到氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉溶液；灼燒氫氧化鋁得到氧化鋁和水，電解氧化鋁得到鋁和氧氣；碳酸鈉溶液和氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，氫氧化鈉用來堿浸；灼燒碳酸鈣得到氧化鈣和二氧化碳，二氧化碳和氧化鈣循環(huán)使用．
（1）沉淀B為氧化鐵；濾液C中含氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；
（2）加熱氧化鋁，應(yīng)在坩堝中進行，且連續(xù)兩次稱量的結(jié)果相差不超過0.1g時，可說明沉淀完全分解；
（3）①過程中發(fā)生的反應(yīng)為氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)；結(jié)合分解產(chǎn)物和反應(yīng)的原料判斷；
（4）測量溶液體積的儀器一般用堿式滴定管，可先洗滌，后潤洗；
（5）操作Ⅱ得到的溶液為Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液，如用酚酞為指示劑，則滴定終點生成NaHCO₃，如用甲基橙為指示劑，則滴定終點生成NaCl；
（6）Na₂CO₃和NaHCO₃都與氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀，根據(jù)Na₂CO₃和NaHCO₃的含量計算．

解答： 解：鋁土礦（主要成分含氧化鋁、氧化鐵）粉碎后堿浸，氧化鐵不和堿反應(yīng)，氧化鋁可與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；過濾后得到的沉淀B為氧化鐵，濾液C中含氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；通入二氧化碳，二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，過濾得到氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉溶液；灼燒氫氧化鋁得到氧化鋁和水，電解氧化鋁得到鋁和氧氣；碳酸鈉溶液和氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，氫氧化鈉用來堿浸；灼燒碳酸鈣得到氧化鈣和二氧化碳，二氧化碳和氧化鈣循環(huán)使用．
（1 ）沉淀B為氧化鐵，可用于煉鐵或紅色顏料，濾液C中含氫氧化鈉和偏鋁酸鈉，含有的陰離子為AlO₂^-和OH^-，故答案為：煉鐵或紅色顏料；AlO₂^-和OH^-；
（2 ）加熱氧化鋁，應(yīng)在坩堝中進行，且連續(xù)兩次稱量的結(jié)果相差不超過0.1g時，可說明沉淀完全分解，操作方法為再進行灼燒、冷卻、稱量，直至連續(xù)兩次稱量的結(jié)果相差不超過0.1g（或進行恒重操作），
故答案為：坩堝；再進行灼燒、冷卻、稱量，直至連續(xù)兩次稱量的結(jié)果相差不超過0.1g（或進行恒重操作）；
（3 ）①過程中發(fā)生的反應(yīng)為氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，因碳酸鈣分解可生成CaO和CO₂，則生產(chǎn)過程中，NaOH、CO₂、H₂O和 CaO都可循環(huán)使用，其中CaO和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；CaO；
（4 ）測量溶液體積的儀器一般用堿式滴定管，可先洗滌，后潤洗，分別用自來水、蒸餾水、待測液，對溶液體積讀數(shù)的方法是讀出藍線的粗細交界點對應(yīng)的刻度值，
故答案為：自來水、蒸餾水、待測液；藍線的粗細交界點；
（5 ）用標準鹽酸（0.2000mol/L）進行滴定：
①上述所取20.00mL溶液（酚酞做指示劑）消耗標準鹽酸12.00mL，發(fā)生Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃．
②從1L稀釋液中另取10.00mL（甲基橙做指示劑）消耗標準鹽酸15.00mL，則20.00mL溶液消耗標準鹽酸30.00mL，
發(fā)生Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂+H₂O，
設(shè)20mL溶液中含有xmolNa₂CO₃，ymolNaHCO₃，
則x=0.2mol/L×0.012L=0.0024mol，
2x+y=0.2mol/L×0.03L=0.006mol，
y=0.0012mol，
50.00mL原樣品溶液中碳酸氫鈉的濃度為

0.0012mol× 1000mL 20mL

0.05L

=1.2mol/L，
故答案為：1.2mol/L；
（6）20.00mL溶液含有0.0024molNa₂CO₃，則原50.00mL原樣品溶液中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.0024mol×50=0.12mol，
碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為0.0012mol×50=0.06mol，
二者共0.18mol，加入氧化鈣，最終生成0.18mol碳酸鈣，此時D中溶質(zhì)只有NaOH，發(fā)生Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O，
則需要0.18molCaO，質(zhì)量為0.18mol×56g/mol=10.08g，
則1L溶液需要CaO的質(zhì)量為10.08g×

1000mL

50mL

=201.6g，
故答案為：201.6g．

點評：本題綜合考查物質(zhì)的分離以及含量的測定，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，主要把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗的原理，易錯點為（5）（6），注意把握計算的方法．