Question

18．（1）某校化學(xué)興趣小組用如下圖所示過(guò)程除去AlCl₃中含有的Mg²⁺、K⁺雜質(zhì)離子并盡可能減少AlCl₃的損失．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①寫(xiě)出混合物中加入足量氫氧化鈉溶液時(shí)，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-或Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
②溶液a中存在的陰離子有Cl^-、AlO₂^-、OH^-；在溶液a中加入鹽酸時(shí)需控制溶液的pH的原因是因?yàn)闅溲趸�鋁能與強(qiáng)酸反應(yīng)，所以在加入鹽酸沉淀AlO₂^-時(shí)，需要控制溶液的pH，以防止部分氫氧化鋁轉(zhuǎn)化成Al³⁺；為此，改進(jìn)方法是通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w．
（2）該化學(xué)小組又測(cè)定一定質(zhì)量的某鎂鋁混合物中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

方案Ⅰ：鎂鋁混合物$→_{充分反應(yīng)}^{足量溶液A}$測(cè)定生成氣體的體積
方案Ⅱ：鎂鋁混合物$→_{充分反應(yīng)}^{足量溶液B}$測(cè)定剩余固體的質(zhì)量
下列有關(guān)判斷中不正確的是C（（填代號(hào)）　�。�
A．溶液A選用NaOH溶液
B．若溶液B選用濃硝酸，則測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小
C．溶液A和B均可選用稀硝酸
D．實(shí)驗(yàn)室中方案Ⅱ更便于實(shí)施．

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)流程可知，加足量的NaOH生成氫氧化鎂沉淀，溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，然后加鹽酸，沉淀c為氫氧化鋁，和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁，溶液b中含KCl、NaCl，以此來(lái)解答．
（1）①鎂離子\和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，鋁離子和足量的氫氧化鈉反應(yīng)先生成氫氧化鋁沉淀，生成的氫氧化鋁沉淀溶解于過(guò)量氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
②根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)判斷a溶液中存在離子，由于氫氧化鋁為兩性氫氧化物，能溶于強(qiáng)酸，故最佳方案是通入二氧化碳?xì)怏w，氫氧化鋁不溶于二氧化碳溶液中；
（2）在知道混合物質(zhì)量的前提下，方案I可以使用堿液，此時(shí)氣體是由鋁生成的，由此可求出鋁的量；也可以使用酸液，此時(shí)氣體是由鎂鋁共同生成，根據(jù)混合物的質(zhì)量、生成氣體的體積分別列一個(gè)方程，聯(lián)立即可計(jì)算鎂鋁的量；但方案II中由于是根據(jù)剩余固體的質(zhì)量來(lái)解題，所以只能用堿液；再結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)操作來(lái)解本題，鎂和鋁都均可以與稀硝酸反應(yīng)，最后沒(méi)有固體剩余．

解答 解：由實(shí)驗(yàn)流程可知，加足量的NaOH生成氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾得到溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，然后加鹽酸，沉淀c為氫氧化鋁，加鹽酸生成氯化鋁，溶液b中含KCl、NaCl；
（1）①混合物中鎂離子和鋁離子和氫氧化鈉反應(yīng)，鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，鋁離子和足量的氫氧化鈉反應(yīng)先生成氫氧化鋁沉淀，離子方程式為：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，生成的氫氧化鋁沉淀溶解于過(guò)量氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和水，鋁離子和足量的氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-或Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓ Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
②Al³⁺與過(guò)量NaOH反應(yīng)，溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，陰離子為：AlO₂^-、Cl^-、OH^-，向溶液a中加入鹽酸，生成氫氧化鋁沉淀，因氫氧化鋁能溶于鹽酸，則向溶液a中滴加鹽酸需控制溶液的pH，向溶液a中加入試劑X的最佳方案是通入過(guò)量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，過(guò)濾得到氫氧化鋁固體，反應(yīng)的離子方程式為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-、Cl^-、OH^-；因?yàn)闅溲趸�鋁能與強(qiáng)酸反應(yīng)，所以在加入鹽酸沉淀AlO₂^-時(shí)，需要控制溶液的pH，以防止部分氫氧化鋁轉(zhuǎn)化成Al³⁺；通入過(guò)量的二氧化碳；
（2）A、在方案I中，能與NaOH溶液反應(yīng)的只有鋁，根據(jù)生成的氫氣可以計(jì)算出混合物中鋁的質(zhì)量，從而能計(jì)算出鎂的質(zhì)量及鎂在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故溶液A可為NaOH溶液；在方案II中，鎂與NaOH溶液不反應(yīng)，鋁與NaOH溶液反應(yīng)，剩余的固體為鎂，可以計(jì)算出鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故A正確；
B、若溶液B選用濃硝酸，鋁在濃硝酸中生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，發(fā)生鈍化現(xiàn)象，剩余固體的質(zhì)量大于混合物中鋁的質(zhì)量，實(shí)際測(cè)量鎂的質(zhì)量減少，鎂的含量降低固體則測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，故B正確；
C、鎂和鋁都均可以與稀硝酸反應(yīng)，利用測(cè)量氣體的體積，可以計(jì)算出混合物中鎂、鋁的質(zhì)量，反應(yīng)最后沒(méi)有固體剩余，不能通過(guò)測(cè)量剩余固體的質(zhì)量進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D、測(cè)量氣體的體積不如測(cè)量固體的質(zhì)量簡(jiǎn)單易操作，故D正確；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離、提純實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)流程中發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意氫氧化鋁的兩性，清楚物質(zhì)的性質(zhì)、理解實(shí)驗(yàn)方案原理是關(guān)鍵，題目難度中等．