Question

5．“材料”的發現和使用往往會極大地推動生產、生活的發展，一些材料的出現甚至具有里程碑式劃時代的意義．請回答下列問題：
Ⅰ、（1）石棉（CaMg₃Si₄O₁₂）是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其組成CaO•3MgO•4SiO₂
（2）高分子材料可以分成無機高分子材料和有機高分子材料．
[Al Fe （OH）_nCl_6-n]_m屬于無機高分子材料，是一種新型高效凈水劑，它廣泛應用生活用水和工業污水的處理，其中鐵元素的化合價為+3
Ⅱ、高純二氧化硅可用來制造光纖．某稻殼灰的成分為：此空多余

組 分	SiO2	C	Na2O	K2O	Al2O3	Fe2O3
質量分數	59.20	38.80	0.25	0.50	0.64	0.16

通過如下流程可由稻殼灰制備較純凈的二氧化硅．

請回答下列問題：
（1）根據氧化物的性質進行分類，稻殼灰中涉及的氧化物最多有3類．
（2）步驟①中涉及SiO₂的離子反應方程為SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O
（3）濾渣A的成分有C和Fe₂O₃（填化學式）
（4）步驟②洗滌沉淀的方法是：向漏斗中加水至浸沒沉淀，待水自然流下后，再重復2-3次
（5）步驟③反應的化學方程式為：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；實驗室進行步驟③用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、坩堝和泥三角．

Answer 1

分析 I．（1）用氧化物的形式表示其組成，書寫順序是：活潑金屬元素氧化物、較活潑金屬元素氧化物、二氧化硅、水；
（2）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合價代數和為0；
II．稻殼灰用足量的氫氧化鈉浸泡，過濾得A為硅酸鈉溶液，濾渣A含有C以及氧化鐵，硅酸鈉溶液中加入鹽酸生成硅酸沉淀，過濾、洗滌得濾渣B為硅酸，煅燒硅酸可得二氧化硅，
（1）二氧化硅為酸性氧化物，氧化鈉、氧化鉀、氧化鐵為堿性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物；
（2）二氧化硅為酸性氧化物，與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水；
（3）氧化鈉、氧化鉀均能與水反應生成可溶性堿，氧化鋁為兩性氧化物能夠與強堿反應生成可溶性偏鋁酸鹽，二氧化硅 為酸性氧化物與氫氧化鈉反應生成可溶性硅酸鈉，三氧化二鐵與氫氧化鈉不反應；
（4）根據沉淀的洗滌方法來洗滌沉淀；
（5）硅酸受熱分解生成二氧化硅和水；依據灼燒固體實驗選擇合適裝置．

解答 解：I．（1）石棉（CaMg₃Si₄O₁₂）是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其組成，書寫順序是：活潑金屬元素氧化物、較活潑金屬元素氧化物、二氧化硅、水，所以為CaO•3MgO•4SiO₂，
故答案為：CaO•3MgO•4SiO₂；
（2）化合物中鋁元素顯+3價，氫氧根為-1價，各元素的化合價代數和為0，故鐵元素的化合價為+3價；
故答案為：+3；
II．稻殼灰用足量的氫氧化鈉浸泡，過濾得A為硅酸鈉溶液，濾渣A含有C以及氧化鐵，硅酸鈉溶液中加入鹽酸生成硅酸沉淀，過濾、洗滌得濾渣B為硅酸，煅燒硅酸可得二氧化硅，
（1）二氧化硅為酸性氧化物，氧化鈉、氧化鐵為堿性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物，所以最多涉及3中氧化物，
故答案為：3；
（2）二氧化硅為酸性氧化物，與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，離子方程式：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）氧化鈉、氧化鉀均能與水反應生成可溶性堿，氧化鋁為兩性氧化物能夠與強堿反應生成可溶性偏鋁酸鹽，二氧化硅 為酸性氧化物與氫氧化鈉反應生成可溶性硅酸鈉，三氧化二鐵、碳與氫氧化鈉不反應，所以過濾剩余的濾渣為C和Fe₂O₃；
故答案為：C和Fe₂O₃；
（4）沉淀的洗滌方法：向漏斗中加水至浸沒沉淀，待水自然流下后，再重復2-3次，
故答案為：向漏斗中加水至浸沒沉淀，待水自然流下后，再重復2-3次；
（5）硅酸不穩定受熱易分解生成二氧化硅和水，其反應方程式為：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；灼燒固體需要的儀器有：坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角；
故答案為：H₂SiO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiO₂+H₂O；坩堝；泥三角．

點評 本題以硅及其化合物性質為載體考查物質的制備以及分離提純，側重于學生分析、實驗能力的考查，解答本題時注意熟悉氧化物的分類，明確硅及其化合物性質，題目難度中等．