Question

某科研小組用高嶺土(主要成分是Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，并含少量的CaO、Fe₂O₃)研制新型凈水劑(鋁的化合物)。其實驗步驟如下：將土樣和純堿混勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾，棄去殘渣，溶液用鹽酸酸化，經過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即為凈水劑。

(1)寫出熔融時的主要成分與純堿反應的化學方程式(Al₂O₃與純堿的反應和SiO₂與純堿反應相似)：________________________，

 (2)最后的沉淀物是__________________________________，

寫出生成該沉淀的離子方程式：_______________________________

 (3)實驗中常用的有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝。本實驗在熔融土樣時，應選________坩堝。

 

Answer 1

【答案】

 

【解析】土樣成分中的CaO、Fe₂O₃屬于堿性氧化物，不與Na₂CO₃反應。SiO₂和Na₂CO₃在高溫下的反應與生產玻璃的反應相同。Al₂O₃屬于兩性氧化物，與Na₂CO₃反應時表現酸性氧化物的性質，生成NaAlO₂和CO₂。

熔塊加水后過濾所得的濾液中含有Na₂SiO₃和NaAlO₂，再加入鹽酸時，發生如下反應：

H^＋＋AlO＋H₂O===Al(OH)₃↓

Al(OH)₃＋3H^＋===Al^3＋＋3H₂O

2H^＋＋SiO===H₂SiO₃↓

所以，最后的沉淀物只有H₂SiO₃，沒有Al(OH)₃。

瓷坩堝中含有的SiO₂及氧化鋁坩堝中的Al₂O₃在高溫下都能與Na₂CO₃反應， 所以熔融土樣時不能使用瓷坩堝和氧化鋁坩堝，只能選用鐵坩堝