Question

19．某礦樣的主要成分為Al₂O₃和SiO₂．現以該礦樣為原料制備氧化鋁和高純硅的流程如圖：

請回答下列問題：
（1）試劑a的最佳選擇為a（填代號）．
a．稀鹽酸   b．氨水  c．純堿溶液  d．醋酸
（2）由沉淀Ⅱ獲得Al₂O₃，用到的實驗儀器除了酒精燈、泥三角、玻璃棒和鐵三腳外，還需要的兩種儀器是坩堝、坩堝鉗（填寫儀器名稱）．
（3）濾液A中通入NH₃后發生反應的離子方程式為Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（4）NH₄Cl是一種常用化肥的主要成分．現有一包肥料可能是NH₄Cl或（NH₄）₂SO₄中的一種，請設計實驗進行鑒別（簡述操作過程）取適量樣品于試管中配成溶液，先滴加過量稀鹽酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明是（NH₄）₂SO₄，若不產生白色沉淀，則證明是NH₄Cl．
（5）如圖所示實驗裝置，在實驗室中制取氨氣可選用裝置AB，氨氣的干燥應選用裝置CE（選填代號）．

Answer 1

分析 礦樣的主要成分為Al₂O₃和SiO₂，由工藝流程可知，濾液A中加氨水得沉淀，應為鋁離子與氨水反應生成氫氧化鋁，所以礦樣中加入的試劑a為稀鹽酸，礦樣與鹽酸反應得固體Ⅰ為濾液A，則沉淀Ⅰ為SiO₂，濾液A含有氯化鋁，濾液中通入氨氣得沉淀Ⅱ為氫氧化鋁，過濾得濾液為氯化銨溶液，氫氧化鋁加熱分解得氧化鋁，氯氧銨溶液經濃縮結晶得氯化銨晶體，沉淀Ⅰ中二氧化硅與碳在高溫下反應，得粗硅，粗硅與氯化氫加熱生成氫氣和三氯硅烷，三氯硅烷再被氫氣還原可得高純硅和氯化氫，以此來解答．

解答 解：礦樣的主要成分為Al₂O₃和SiO₂，由工藝流程可知，濾液A中加氨水得沉淀，應為鋁離子與氨水反應生成氫氧化鋁，所以礦樣中加入的試劑a為稀鹽酸，礦樣與鹽酸反應得固體Ⅰ為濾液A，則沉淀Ⅰ為SiO₂，濾液A含有氯化鋁，濾液中通入氨氣得沉淀Ⅱ為氫氧化鋁，過濾得濾液為氯化銨溶液，氫氧化鋁加熱分解得氧化鋁，氯氧銨溶液經濃縮結晶得氯化銨晶體，沉淀Ⅰ中二氧化硅與碳在高溫下反應，得粗硅，粗硅與氯化氫加熱生成氫氣和三氯硅烷，三氯硅烷再被氫氣還原可得高純硅和氯化氫，
（1）根據上面的分析可知，試劑a的最佳選擇為稀鹽酸，故選a；
（2）灼燒氫氧化鋁獲得Al₂O₃，用到的實驗儀器除了酒精燈、泥三角、玻璃棒和鐵三腳外，還需要的兩種儀器是坩堝　坩堝鉗，
故答案為：坩堝、坩堝鉗；
（3）氯化鋁溶液中通入NH₃后發生反應的離子方程式為Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）設計實驗進行鑒別NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄的方法是取適量樣品于試管中配成溶液，先滴加過量稀鹽酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明是（NH₄）₂SO₄，若不產生白色沉淀，則證明是NH₄Cl，
故答案為：取適量樣品于試管中配成溶液，先滴加過量稀鹽酸，再滴加少量BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明是（NH₄）₂SO₄，若不產生白色沉淀，則證明是NH₄Cl；
（5）在實驗室中制取氨氣用氫氧化鈣與氯化銨固體加熱的方法或用濃氨水與堿石灰的方法，所以可選用裝置AB，氨氣是堿性氣體，所以干燥應選用裝置CE，
故答案為：AB；CE．

點評 本題以制備氧化鋁和高純硅工藝流程為載體考查混合物分離實驗方案的設計，為高頻考點，涉及無機物推斷、元素化合物性質及相互轉化、除雜的方法、離子方程式等，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．