Question

铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）来制取铝，其常见的过程如下：

请回答下列问题：
（1 ）沉淀B可作为化工产品出售，其用途为

 

，溶液C中阴离子有

 

．
（2）若在实验室模拟该生产，则操作Ⅳ将原料置于

 

中进行，确保该过程转化完全的方法是对产品（含容器）进行称量后

 

．
（3 ）写出①过程中发生反应的离子方程式

 

，生产过程中，NaOH、CO₂、H₂O和

 

都可循环使用．
（4 ）有时操作Ⅱ得到的溶液为Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液．取样品溶液50.00mL加水稀释到1L，从中取出20mL．测量溶液体积的仪器事先进行洗涤的洗涤液依次为：

 

，对溶液体积读数的方法是读出

 

对应的刻度值．
（5 ）用标准盐酸（0.2000mol/L）进行滴定：
①上述所取20.00mL溶液（酚酞做指示剂）消耗标准盐酸12.00mL．
②从1L稀释液中另取10.00mL（甲基橙做指示剂）消耗标准盐酸15.00mL．
则50.00mL原样品溶液中碳酸氢钠的浓度为

 

．
（6 ）操作Ⅲ进行时，为使D溶液中只有一种溶质，在每升溶液中需加入生石灰的质量为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）粉碎后碱浸，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；过滤后得到的沉淀B为氧化铁，滤液C中含氢氧化钠和偏铝酸钠；通入二氧化碳，二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，过滤得到氢氧化铝沉淀和碳酸钠溶液；灼烧氢氧化铝得到氧化铝和水，电解氧化铝得到铝和氧气；碳酸钠溶液和氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠用来碱浸；灼烧碳酸钙得到氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙循环使用．
（1）沉淀B为氧化铁；滤液C中含氢氧化钠和偏铝酸钠；
（2）加热氧化铝，应在坩埚中进行，且连续两次称量的结果相差不超过0.1g时，可说明沉淀完全分解；
（3）①过程中发生的反应为氧化铝与氢氧化钠的反应；结合分解产物和反应的原料判断；
（4）测量溶液体积的仪器一般用碱式滴定管，可先洗涤，后润洗；
（5）操作Ⅱ得到的溶液为Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液，如用酚酞为指示剂，则滴定终点生成NaHCO₃，如用甲基橙为指示剂，则滴定终点生成NaCl；
（6）Na₂CO₃和NaHCO₃都与氢氧化钙反应生成沉淀，根据Na₂CO₃和NaHCO₃的含量计算．

解答： 解：铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）粉碎后碱浸，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；过滤后得到的沉淀B为氧化铁，滤液C中含氢氧化钠和偏铝酸钠；通入二氧化碳，二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，过滤得到氢氧化铝沉淀和碳酸钠溶液；灼烧氢氧化铝得到氧化铝和水，电解氧化铝得到铝和氧气；碳酸钠溶液和氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠用来碱浸；灼烧碳酸钙得到氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙循环使用．
（1 ）沉淀B为氧化铁，可用于炼铁或红色颜料，滤液C中含氢氧化钠和偏铝酸钠，含有的阴离子为AlO₂^-和OH^-，故答案为：炼铁或红色颜料；AlO₂^-和OH^-；
（2 ）加热氧化铝，应在坩埚中进行，且连续两次称量的结果相差不超过0.1g时，可说明沉淀完全分解，操作方法为再进行灼烧、冷却、称量，直至连续两次称量的结果相差不超过0.1g（或进行恒重操作），
故答案为：坩埚；再进行灼烧、冷却、称量，直至连续两次称量的结果相差不超过0.1g（或进行恒重操作）；
（3 ）①过程中发生的反应为氧化铝与氢氧化钠的反应，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，因碳酸钙分解可生成CaO和CO₂，则生产过程中，NaOH、CO₂、H₂O和 CaO都可循环使用，其中CaO和碳酸钠溶液反应生成碳酸钙沉淀，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；CaO；
（4 ）测量溶液体积的仪器一般用碱式滴定管，可先洗涤，后润洗，分别用自来水、蒸馏水、待测液，对溶液体积读数的方法是读出蓝线的粗细交界点对应的刻度值，
故答案为：自来水、蒸馏水、待测液；蓝线的粗细交界点；
（5 ）用标准盐酸（0.2000mol/L）进行滴定：
①上述所取20.00mL溶液（酚酞做指示剂）消耗标准盐酸12.00mL，发生Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃．
②从1L稀释液中另取10.00mL（甲基橙做指示剂）消耗标准盐酸15.00mL，则20.00mL溶液消耗标准盐酸30.00mL，
发生Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂+H₂O，
设20mL溶液中含有xmolNa₂CO₃，ymolNaHCO₃，
则x=0.2mol/L×0.012L=0.0024mol，
2x+y=0.2mol/L×0.03L=0.006mol，
y=0.0012mol，
50.00mL原样品溶液中碳酸氢钠的浓度为

0.0012mol× 1000mL 20mL

0.05L

=1.2mol/L，
故答案为：1.2mol/L；
（6）20.00mL溶液含有0.0024molNa₂CO₃，则原50.00mL原样品溶液中碳酸钠的物质的量为0.0024mol×50=0.12mol，
碳酸氢钠的物质的量为0.0012mol×50=0.06mol，
二者共0.18mol，加入氧化钙，最终生成0.18mol碳酸钙，此时D中溶质只有NaOH，发生Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O，
则需要0.18molCaO，质量为0.18mol×56g/mol=10.08g，
则1L溶液需要CaO的质量为10.08g×

1000mL

50mL

=201.6g，
故答案为：201.6g．

点评：本题综合考查物质的分离以及含量的测定，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，主要把握物质的性质以及实验的原理，易错点为（5）（6），注意把握计算的方法．