Question

硅藻土是由硅藻死亡后的遺骸沉積形成的，主要成分是 SiO₂和有機質，并含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO 等雜質。精制硅藻土因為吸附性強、化學性質穩定等特點被廣泛應用。下圖是生產精制硅藻土并獲得Al(OH)₃的工藝流程。

⑴粗硅藻土高溫煅燒的目的是     。

⑵反應Ⅲ中生成Al(OH)₃沉淀的化學方程式是     ；氫氧化鋁常用作阻燃劑，其原因是     。

⑶實驗室用酸堿滴定法測定硅藻土中硅含量的步驟如下：

步驟1：準確稱取樣品a g，加入適量KOH固體，在高溫下充分灼燒，冷卻，加水溶解。

步驟2：將所得溶液完全轉移至塑料燒杯中，加入硝酸至強酸性，得硅酸濁液。

步驟3：向硅酸濁液中加入NH₄F溶液、飽和KCl溶液，得K₂SiF₆沉淀，用塑料漏斗過濾并洗滌。

步驟4：將K₂SiF₆轉移至另一燒杯中，加入一定量蒸餾水，采用70 ℃水浴加熱使其充分水解（K₂SiF₆+3H₂O=H₂SiO₃+4HF+2KF）。

步驟5：向上述水解液中加入數滴酚酞，趁熱用濃度為c mol·L^－1 NaOH的標準溶液滴定至終點，消耗NaOH標準溶液VmL。

①步驟1中高溫灼燒實驗所需的儀器除三角架、泥三角、酒精噴燈外還有     。

a．蒸發皿  b．表面皿  c．瓷坩堝   d．鐵坩堝

②實驗中使用塑料燒杯和塑料漏斗的原因是     。

③步驟3中采用飽和KCl溶液洗滌沉淀，其目的是     。

④步驟5中滴定終點的現象為     。

⑤樣品中SiO₂的質量分數可用公式“×100%”進行計算。由此分析步驟5中滴定反應的離子方程式為     。

 

Answer 1

【答案】

⑴除去有機質  ⑵①NaAlO₂＋CO₂＋2H₂O=Al(OH)₃↓＋NaHCO₃

②氫氧化鋁分解吸收熱量，且生成高熔點的氧化鋁覆蓋在表面      

⑶①d     ②實驗中產生的HF能與玻璃儀器中的SiO₂等物質反應

③洗去沉淀表面的HF等雜質；增大K⁺濃度，減少K₂SiF₆的損失

④最后一滴滴入后溶液由無色變為粉紅色，且30 s不褪色

⑤HF＋OH^－＝F^－＋H₂O        （除第⑴小題1分外，其余每空2分，共15分）

【解析】

試題分析：（1）硅藻土中含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃及有機物等雜質，除去有機雜質可以采用煅燒的方法。

（2）①反應1中氧化鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁，然后加入過量的氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，則過濾后再通入CO₂即可生成氫氧化鋁，反應的方程式是NaAlO₂＋CO₂＋2H₂O=Al(OH)₃↓＋NaHCO₃。

②氫氧化鋁分解吸收熱量，且生成高熔點的氧化鋁覆蓋在表面，所以氫氧化鋁常用作阻燃劑。

（3）①固體灼燒需要坩堝。由于在高溫下，氫氧化鈉能和瓷坩堝中的二氧化硅反應，所以應該選擇鐵坩堝，答案選d。

②由于實驗中產生的HF能與玻璃儀器中的SiO₂等物質反應，所以實驗中使用塑料燒杯和塑料漏斗。

③采用飽和KCl溶液洗滌沉淀，其目的是洗去沉淀表面的HF等雜質；增大K⁺濃度，減少K₂SiF₆的損失。

④由于堿液能使酚酞試液顯紅色，所以步驟5中滴定終點的現象為最后一滴滴入后溶液由無色變為粉紅色，且30 s不褪色。

⑤消耗氫氧化鈉的物質的量是0.001Vcmol，則根據方程式K₂SiF₆+3H₂O=H₂SiO₃+4HF+2KF和二氧化硅的含量表達式可知，反應中與氫氧化鈉反應的應該是HF。由于HF是弱電解質，則反應的離子方程式是HF＋OH^－＝F^－＋H₂O。

考點：考查二氧化硅的性質、氫氧化鋁的制備及用途、中和滴定、化學實驗基本操作以及物質含量的有關計算

點評：該題以生產精制硅藻土并獲得Al(OH)₃的工藝流程為載體，重點考查學生對工藝流程試題了解掌握情況，有利于調動學生的學習興趣和學習積極性。試題綜合性強，貼近高考，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范嚴謹的實驗設計能力以及動手操作能力。該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規范性和準確及靈活運用知識解決實際問題的能力。