Question

鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中．工業(yè)上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下．

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性．
①檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為：

 

（注明試劑、現(xiàn)象）．
②將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為

 

（填代號）．
a．氫氧化鈉溶液          b．硫酸溶液         c．氨水          d．二氧化碳
③由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、

 

（填操作名稱）、洗滌．
④該過程中涉及某氧化還原反應(yīng)如下，請完成：□Fe²⁺+□ClO^-+□

 

=□Fe（OH）₃↓+□C1^-+□

 

（2）SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為

 

（填代號）．

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,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,硅和二氧化硅,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：圖示工藝流程為：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入稀鹽酸，得到濾渣為二氧化硫，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子和氯離子；加入漂白液后亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；濾液B為氯化鋁溶液；二氧化硫與氫氧化鈉在鐵坩堝中焙燒生成硅酸鈉，
（1）①檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，先檢驗是否含鐵離子，再檢驗是否含亞鐵離子；
②濾液B中鋁元素為氯化鋁，依據(jù)氫氧化鋁溶液強酸強堿，不溶于弱堿選擇；
③加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
④依據(jù)流程分析，濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平計算寫出；
（2）A．蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
B．鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉；
C．玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
D．瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)．

解答： 解：根據(jù)流程可知，鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入稀鹽酸，得到濾渣為二氧化硫，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子和氯離子；加入漂白液后亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；濾液B為氯化鋁溶液；二氧化硫與氫氧化鈉在鐵坩堝中焙燒生成硅酸鈉，
（1）①濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素，
故答案為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素；
②濾液中含有的是氯化鋁溶液，將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，
a．氫氧化鈉溶液可以沉淀鋁離子但過了會溶解氫氧化鋁，氫氧化鈉不是最佳試劑，故a錯誤； 
b．硫酸溶液不與鋁離子反應(yīng)，故b錯誤；
c．氨水是弱堿不能溶解氫氧化鋁，過量的氨水和鋁離子形成氫氧化鋁沉淀過濾得到氫氧化鋁固體，故c正確；
d．二氧化碳和氯化鋁不反應(yīng)，無法生成氫氧化鋁沉淀，故d錯誤；
故答案為：c；
③加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，故答案為：過濾；
④濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去；亞鐵離子被氧化為鐵離子在溶液中形成氫氧化鐵沉淀，次氯酸根離子被還原為氯離子，反應(yīng)的兩種方程式為2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+C1^-+4H⁺；
故答案為：2；1；5H₂O；2；1；4H⁺；
（2）A．蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故A錯誤；
B．鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，可在鐵坩堝中用SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故B正確；
C．玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故C錯誤；
D．瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故D錯誤；
故答案為：B．

點評：本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計、常見物質(zhì)的分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備工藝流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學知識的能力．