Question

3．某混合物A，含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，取a g的A在一定條件下可實現如圖所示的物質之間的變化．

（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步的實驗操作方法為過濾．
（2）沉淀D的化學式為Fe₂O₃
（3）①的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O
②的離子方程式為Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺
（4）為使Al元素全部轉化為B，步驟③的缺陷為鹽酸的量不易控制，改進的方法為通入CO₂
（5）B的質量為b g，則混合物A中Al元素的質量分數為$\frac{9b}{17a}×100%$（用含a，b的代數式表示）

Answer 1

分析 某混合物A含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，加水后經過濾分離可得溶液KAl（SO₄）₂和Al₂O₃、Fe₂O₃沉淀混合物C，加入NaOH溶液，NaOH和Al₂O₃反應生成NaAlO₂，過濾后得到NaAlO₂溶液，沉淀D為Fe₂O₃，加入鹽酸得到FeCl₃，NaAlO₂溶液中加入適量鹽酸，反應生成Al（OH）₃和NaCl，Al（OH）₃加熱分解生成B為Al₂O₃，溶液E為K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄混合物，結合對應的物質的性質以及題目要求解答該題．

解答 解：某混合物A含有KAl（SO₄）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，加水后經過濾分離可得溶液KAl（SO₄）₂和Al₂O₃、Fe₂O₃沉淀混合物C，加入NaOH溶液，NaOH和Al₂O₃反應生成NaAlO₂，過濾后得到NaAlO₂溶液，沉淀D為Fe₂O₃，加入鹽酸得到FeCl₃，NaAlO₂溶液中加入適量鹽酸，反應生成Al（OH）₃和NaCl，Al（OH）₃加熱分解生成B為Al₂O₃，溶液E為K₂SO₄和（NH₄）₂SO₄混合物，
（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步的實驗操作用于分離溶液和沉淀，為過濾操作，故答案為：過濾；
（2）通過以上分析知，D是Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
（3）反應①為氧化鋁和氫氧化鈉的反應，生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
反應②為鋁離子和一水合氨的反應，生成銨鹽和氫氧化鋁沉淀，離子方程式為Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；Al³⁺+3NH₃﹒H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）氫氧化鋁能溶于稀鹽酸，所以鹽酸的量不易控制，要想得到氫氧化鋁沉淀，最好是向偏鋁酸鈉溶液中通入CO₂，二氧化碳和偏鋁酸鈉反應生成碳酸鈉或碳酸氫鈉和氫氧化鋁，
故答案為：鹽酸的量不易控制；通入CO₂；
（5）B為Al₂O₃，bg氧化鋁來自于KAl（SO₄）₂、Al₂O₃，則樣品中Al元素質量為$\frac{54b}{102}$g，可知混合物A中Al元素的質量分數為$\frac{\frac{54b}{102}}{a}×100%$=$\frac{9b}{17a}×100%$，
故答案為：$\frac{9b}{17a}×100%$．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點，綜合考查元素化合物性質，側重Al、Fe及其化合物性質的考查，注意氧化鋁的兩性，明確發生的化學反應為解答的關鍵，題目難度中等．