Question

14．（1）某化学兴趣小组按照图1流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验．

①则镁铝合金中加NaOH溶液的化学反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
②操作Ⅱ包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶（降温结晶）、过滤、洗涤、干燥．
③某兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数，设计图2所示装置需要测定的数据有氢气的体积、镁铝合金的质量．（已知该实验时的温度、压强）
（2）现有一定量的AlCl₃和FeCl₃混合溶液，已知其中Al³⁺、Fe³⁺的物质的量之和为0.10mol，若向此溶液加入160mL 2mol•L^-1 NaOH溶液，当Al³⁺物质的量与总物质的量的比值为0.4时，沉淀的质量量为7.98 克（ 要有计算过程，否则不给分）

Answer 1

分析 （1）向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液，Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠，镁不反应，采用过滤的方法进行分离，向滤液中加入稀硫酸条件溶液的pH，得到氢氧化铝固体，向固体中加入稀硫酸，氢氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝，再将溶液加热浓缩、冷却结晶（降温结晶）、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体；
（2）发生反应Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，OH^-适量时，Al³⁺、Fe³⁺生成沉淀，当OH^-过量时，Al（OH）₃溶解；采用极限的方法进行解答．

解答 解：（1）向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液，Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠，镁不反应，采用过滤的方法进行分离，向滤液中加入稀硫酸条件溶液的pH，得到氢氧化铝固体，向固体中加入稀硫酸，氢氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝，再将溶液加热浓缩、结晶得到硫酸铝晶体；
①铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
②操作Ⅱ包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶（降温结晶）、洗涤、干燥，
故答案为：冷却结晶（降温结晶）；洗涤；
③某兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数，根据图象知，能够测得氢气体积，根据金属和氢气之间的关系式分析知，设计图1示装置需要测定的数据有氢气的体积、镁铝合金的质量，
故答案为：氢气的体积、镁铝合金的质量；
（2）Al³⁺、Fe³⁺的物质的量之和为0.10mol，n（NaOH）=2mol/L×0.16L=0.32mol，设Al³⁺物质的量与总物质的量的比值为x．则x=0.4时，n（Al³⁺）=0.04mol，n（Fe³⁺）=0.06mol，铁离子完全沉淀需要n（NaOH）=3n（Fe³⁺）=0.18mol，铝离子完全沉淀需要n（NaOH）=3n（Al³⁺）=0.12mol，实际上n（NaOH）大于铁离子和铝离子完全沉淀需要的氢氧化钠的物质的量，所以氢氧化钠要溶解，假设氢氧化铝完全溶解，则需要n（NaOH）=n（Al³⁺）=0.04mol，共需n（NaOH）=0.34mol，所以氢氧化铝未完全溶解，用于溶解氢氧化铝的氢氧化钠的物质的量为0.02mol，所以生成氢氧化铝沉淀的物质的量为0.04mol-0.02mol=0.02mol，而氢氧化铁的物质的量为0.06mol，所以沉淀的总质量为0.02×78g+0.06×107g=7.98g，
故答案为：7.98．

点评 本题以铝为载体考查了混合物的计算，根据铝离子和氢氧化钠溶液反应特点采用极限的方法进行分析，再结合原子守恒进行解答，题目难度中等．