Question

【題目】鋁及其化合物在生產生活中有著廣泛的用途。

Ⅰ．高嶺土化學組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量雜質和水分。聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]。用高嶺土制備堿式氯化鋁的工藝流程如下：

根據流程圖回答下列問題：

（1）實驗室配制4mol/L的鹽酸1000mL需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、____________________等。

（2）加適量鋁粉時所發生的離子反應方程式為________________________________。

Ⅱ．鋁和鎂的堿式碳酸鹽（AlxMgy(OH)z(CO3)w·nH2O）是一種中和胃酸過多的常用藥物，某化學興趣小組通過以下實驗探究該藥物主要成分的化學式：

甲同學取該堿式鹽9.03 g充分灼燒至恒重，測得剩余固體質量為5.13 g；

乙同學取相同質量的堿式鹽使其溶于足量的鹽酸中，收集到氣體體積為336mL（已換算為標準狀況）；繼續向溶液中加入足量的NaOH溶液得到5.22 g白色沉淀。試通過計算確定該堿式碳酸鹽的化學式________。（寫出計算過程，只有答案不給分）

Answer 1

【答案】1000mL容量瓶、膠頭滴管 Al+Fe3+= Al3++Fe Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O

【解析】

高嶺土化學組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量雜質和水分，由流程可知，高嶺土在煅燒的過程中可除去雜質和水分，加足量鹽酸得到沉淀SiO2，溶液中含Al3+、Fe3+，加適量鋁粉，置換出鐵，過濾去掉濾渣得氯化鋁溶液，用碳酸鈣調節溶液的pH，將溶液蒸發濃縮得堿式氯化鋁，據此答題。

（1）實驗室配制4mol/L的鹽酸1000mL需要用到的儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、1000mL容量瓶、膠頭滴管等，所以除去燒杯、玻璃棒、量筒外，還需要的儀器為1000mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：1000mL容量瓶、膠頭滴管。

（2）加足量鹽酸，溶液中含Al3+、Fe3+，加適量鋁粉，置換出鐵，反應的離子方程式為：Al+Fe3+=Al3++Fe，故答案為：Al+Fe3+=Al3++Fe。

（3）取該堿式鹽9.03g溶于足量的鹽酸中，收集到氣體體積為336mL，該氣體為CO2，336mL的CO2氣體的物質的量為0.336L÷22.4L/mol=0.015mol，故n（CO32-）=n（CO2）=0.015mol，繼續向溶液中加入足量的NaOH溶液得到5.22g白色沉淀，該沉淀為Mg（OH）2，故n[Mg（OH）2]=5.22g÷58g/mol=0.09mol，則n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]=0.09mol，取該堿式鹽9.03g充分灼燒至恒重，測得剩余固體質量為5.13g，該固體為Al2O3和MgO，Al2O3的物質的量為（5.13g-0.09mol×40g/mol）÷102g/mol=0.015mol，則n（Al3+）=2n（Al2O3）=0.03mol，利用電荷守恒2n（Mg2+）+3n（Al3+）=n（OH-）+2n（CO32-），故n（OH-）=0.03mol×3+0.09mol×2-0.015mol×2=0.24mol，故：m（CO32-）=0.015mol×60g·mol-1=0.9g，m（OH-）=0.24mol×17g·mol-1=4.08g，m（Mg2+）=0.09mol×24g·mol-1=2.16g，m（Al3+）=0.03mol×27g·mol-1=0.81g，所以m（H2O）=9.03g-0.9g-4.08g-2.16g-0.81g=1.08g，故n（H2O）=1.08g÷18g/mol=0.06mol，則n（Al3+）：n（Mg2+）：n（OH-）：n（CO32-）：n（H2O）=0.03：0.09：0.24：0.015：0.06=2：6：16：1：4，該堿式碳酸鹽的化學式為Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O，故答案為：Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O。