Question

13．蛭石為一種層狀結構的含鎂的鋁硅酸鹽，是黑云母等天然礦物風化蝕變的產物，因為其受熱膨脹時呈撓曲狀，形態(tài)酷似水蛭，故此得名蛭石．膨化后的蛭石呈顆粒狀，有隔熱、耐凍、抗菌、防火、吸聲等優(yōu)異性能，但不耐酸．
（1）某硅酸鹽礦石的組成可以看作SiO₂中有1/4的Si被Al置換，再由Mg平衡其電荷形成的．該礦石的組成以氧化物形式表示為MgO•Al₂O₃•6SiO₂．
（2）某校研究性學習小組取得了某種牌號的膨化蛭石樣品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、H₂O）的形式表示．為研究蛭石的組成，擬進行實驗探究，實驗流程及相關數據如下：

①固體A的化學式是SiO₂；
②固體F的物質的量是0.040mol；
③通過計算，給出用氧化物的形式表示某種膨化蛭石組成的化學式4MgO•Al₂O₃•Fe₂O₃•2SiO₂•H₂O．

Answer 1

分析 （1）設某含Si的鹽礦石的組成可以看作其氧化物中有$\frac{1}{4}$的Si被Al替換，再由Mg平衡其電荷形成的，
二氧化硅中硅的化合價是+4價，鋁在化合物中是+3價，鎂在化合物中是+2價，二氧化硅的化學式為SiO₂，有$\frac{1}{4}$的Si被鋁原子取代，設鎂原子個數是x，根據化合價的代數和為0得，$\frac{3}{4}$×4+$\frac{1}{4}$×3+2x=2×2，x=$\frac{1}{4}$，則該化學式中硅、鋁、鎂、氧原子個數之比=$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$：$\frac{1}{8}$：2=6：2：1：16，；
（2）膨化蛭石與鹽酸反應生成氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁和沒有反應的二氧化硅以及多余的鹽酸，然后過濾，濾液中含有鎂離子、鐵離子和鋁離子，向濾液中加入氫氧化鈉得到氫氧化鐵、氫氧化鎂沉淀，和偏鋁酸鈉溶液，然后分析解題．

解答 解：（1）設某含Si的鹽礦石的組成可以看作其氧化物中有$\frac{1}{4}$的Si被Al替換，再由Mg平衡其電荷形成的，
二氧化硅中硅的化合價是+4價，鋁在化合物中是+3價，鎂在化合物中是+2價，二氧化硅的化學式為SiO₂，有$\frac{1}{4}$的Si被鋁原子取代，設鎂原子個數是x，根據化合價的代數和為0得，$\frac{3}{4}$×4+$\frac{1}{4}$×3+2x=2×2，x=$\frac{1}{4}$，則該化學式中硅、鋁、鎂、氧原子個數之比=$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$：$\frac{1}{8}$：2=6：2：1：16，所以其化學式為MgO．Al₂O₃.6SiO₂，
故答案為：MgO．Al₂O₃.6SiO₂；
（2）①膨化蛭石與鹽酸反應生成氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁和沒有反應的二氧化硅以及多余的鹽酸，
故答案為：SiO₂；
②固體F是氫氧化鋁，n=$\frac{m}{M}$=$\frac{3.12g}{78g/mol}$=0.04mol，故答案為：0.04mol；
③設固體G中氧化鐵的物質量為xmol，氧化鎂為ymol，則由題意可知：
160x+40y=6.4
214x+58y=8.92
解之得：x=0.02mol，y=0.08mol，
而二氧化硅的物質的量為$\frac{2.40g}{60g/mol}$=0.04mol，所以水的物質量為=$\frac{11.2-2.4-6.4-\frac{0.04}{2}×102}{18}$=0.02mol，
則n（MgO）：n（Fe₂O₃）：n（Al₂O₃）：n（SiO₂）：n（H₂O）=0.08：0.02：0.02：0.04：0.02=4：1：1：2：1即組成為：4MgO•Al₂O₃•Fe₂O₃•2SiO₂•H₂O，
故答案為：4MgO•Al₂O₃•Fe₂O₃•2SiO₂•H₂O．

點評 本題考查Mg、Al、Fe、Si等元素化合物知識與物質的分離提純的應用、物質的量計算等知識點，難度中等，理解工藝流程圖是解題關鍵，是對知識的綜合運用與對學生能力考查．