Question

12．工業上用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，只含Fe₂O₃雜質）為原料冶煉鋁的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）實驗室進行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
（2）上述反應是否都是氧化還原反應否（填“是”或“否”）；寫出反應①的化學方程式Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O．
（3）反應 ①后過濾的沉淀為Fe₂O₃，簡述確定此物質中金屬元素及其價態的操作過程
取少量沉淀于一支潔凈試管，加入適量稀硫酸（或鹽酸）使其完全溶解，再滴加少量硫氰化鉀（或硫氰化銨），若溶液呈（血）紅色，說明它為Fe₂O₃．
（4）利用鋁制得的鎂鋁合金用途很廣泛，比如用作手機機身，某課外活動小組欲對某一品牌手機機身的鋁鎂合金進行研究，測定其中鋁的質量分數．
過量鹽酸
I．他們利用鹽酸、氫氧化鈉溶液設計下列實驗方案：
方案：鋁鎂合金   $\stackrel{過量鹽酸}{→}$       溶液$\stackrel{過量NaOH溶液}{→}$$\stackrel{過濾、洗滌、燒灼、冷卻}{→}$稱量灼燒產物的質量．
用該方案進行實驗時，除了稱量灼燒產物的質量外，還需稱量的是合金樣品的質量．
II．拓展研究：在向鋁鎂合金溶于鹽酸后的溶液中加入過量NaOH溶液時，生成沉淀的質量與加入NaOH溶液體積的關系可用數軸關系表示：

當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，請寫出發生的離子方程式Al（OH）₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
你判斷，根據圖數軸中的數據能否求出合金中鋁的質量分數？能（選填“能”或“不能”）．
下列①②兩題選一題作答．（多答不給分）
①若不能求出合金中鋁的質量分數，請說明理由．．
②若能求出合金中鋁的質量分數，則鋁的質量分數為52.94%．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，只含Fe₂O₃雜質），根據流程圖可知，加入試劑X為氫氧化鈉溶液，Fe₂O₃和氫氧化鈉不反應而氧化鋁能反應，所以得到沉淀為Fe₂O₃，溶液乙為偏鋁酸鈉溶液，向偏鋁酸鈉溶液中通入過量的Y為二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，過濾得到氫氧化鋁的沉淀，再加熱分解得到氧化鋁，最后電解得到鋁單質，
（1）實驗室進行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）上述反應中反應①②③都是非氧化還原反應，反應①為氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（3）根據上面的分析可知，反應 ①后過濾的沉淀為氧化鐵，要確定氧化鐵中金屬元素及其價態，可以用酸溶解，再用KSCN溶液檢驗鐵離子的存在；
（4）I．根據題中流程可知，測定合金樣品中鋁的質量分數，還需要稱量合金樣品的質量；
II．當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，沉淀的質量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發生反應生成了偏鋁酸鈉，據此書寫離子方程式，加入NaOH溶液50mL～60mL為Al（OH）₃與NaOH的反應，可計算Al³⁺的物質的量，則加入NaOH溶液10mL～50mL為Al³⁺和Mg²⁺消耗的體積，根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比，進而可計算鎂的質量分數．

解答 解：（1）實驗室進行過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：漏斗；
（2）上述反應中反應①②③都是非氧化還原反應，反應①為氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的化學方程式為，
故答案為：否；Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（3）根據上面的分析可知，反應 ①后過濾的沉淀為Fe₂O₃，要確定氧化鐵中金屬元素及其價態，可以用酸溶解，再用KSCN溶液檢驗鐵離子的存在，操作過程為，
故答案為：Fe₂O₃；取少量沉淀于一支潔凈試管，加入適量稀硫酸（或鹽酸）使其完全溶解，再滴加少量硫氰化鉀（或硫氰化銨），若溶液呈（血）紅色，說明它為Fe₂O₃；
（4）I．灼燒得到的是氧化鎂，所以要計算合金中鎂的質量分數，還需要稱量合金樣品的質量，
故答案為：合金樣品的質量；
II．當加入60～70ml氫氧化鈉溶液時，沉淀的質量減小，是氫氧化鋁與氫氧化鈉發生反應生成了偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O，根據數軸可知，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是70ml-60ml=10ml，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積應該是30ml，所以生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉溶液體積是60ml-10ml-30ml=20ml，則根據方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知Al和Mg的物質的量之比是1：1的，則鋁的質量分數是$\frac{27}{27+24}$=52.94%，
故答案為：Al（OH）₃+2OH^-=2 AlO₂^-+H₂O；能；52.94%．

點評 該題考查鎂鋁合金中鎂質量分數測定探究實驗的有關判斷，是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力，該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論．