Question

16．某鋁合金中含有鐵、鋁、鎂、銅、硅．為了測定該合金中鋁的含量，現設計了如下實驗：

已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，H₂SiO₃是不溶于水的弱酸．
（1）固體A的成分是：Fe、Mg、Cu，溶液M中的陰離子有：OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-
（2）步驟③中生成沉淀的離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺
（3）該樣品中鋁的質量分數是：$\frac{9b}{17a}$×100%（用a、b表示）．
（4）下列因操作不當，會使測定結果偏大的是CD
A．第①步中加入NaOH溶液不足        
B．第②步中加入鹽酸不足時
C．第③步中的沉淀未用蒸餾水洗滌     
D．第④步對沉淀灼燒不充分．

Answer 1

分析 鋁合金中含有鐵、鋁、鎂、銅、硅，加入過量氫氧化鈉溶液過濾，Al、Si反應溶解，固體A為Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及過量的NaOH，溶液M中加入過量鹽酸反應過濾得到固體B為H₂SiO₃，溶液N中含有AlCl₃、NaCl，再加入過量氨水過濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到固體C為Al₂O₃；
（1）由上述分析可知，固體A為Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及過量的NaOH；
（2）步驟③是氯化鋁和一水合氨反應生成氫氧化鋁沉淀的反應與氯化銨；
（3）固體C為Al₂O₃，根據鋁元素守恒計算合金中Al的質量，進而計算Al的質量分數；
（4）A．第①步中加入NaOH溶液不足，鋁未全部溶解，測定結果偏低；
B．第②步中加入鹽酸不足時，生成的偏鋁酸鈉未全部轉化為氯化鋁，導致最后生成的氧化鋁質量減��；
C．第③步中沉淀未用蒸餾水洗滌，表面有雜質氯化鈉、氯化銨，灼燒氯化銨分解，氯化鈉會導致測定固體氧化鋁的質量增大；
D．第④步對沉淀灼燒不充分，得到固體C質量增大．

解答 解：鋁合金中含有鐵、鋁、鎂、銅、硅，加入過量氫氧化鈉溶液過濾，Al、Si反應溶解，固體A為Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及過量的NaOH，溶液M中加入過量鹽酸反應過濾得到固體B為H₂SiO₃，溶液N中為AlCl₃溶液，再加入過量氨水過濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到固體C為Al₂O₃；
（1）由上述分析可知，固體A為Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及過量的NaOH，含有陰離子有：OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-，
故答案為：Fe、Mg、Cu；OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-；
（2）步驟③是氯化鋁和一水合氨反應生成氫氧化鋁沉淀的反應與氯化銨，反應離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）bg固體C為Al₂O₃，根據鋁元素守恒，鋁的質量分數為：$\frac{bg×\frac{54}{102}}{ag}$×100%=$\frac{9b}{17a}$×100%，故答案為：$\frac{9b}{17a}$×100%；
（4）A．第①步中加入NaOH溶液不足，鋁未全部溶解，測定結果偏低；
B．第②步中加入鹽酸不足時，生成的偏鋁酸鈉未全部轉化為氯化鋁，導致最后生成的氧化鋁質量減小，測定結果偏低；
C．第③步中沉淀未用蒸餾水洗滌，表面有雜質氯化鈉、氯化銨，灼燒氯化銨分解，氯化鈉會導致測定固體氧化鋁的質量增大，測定結果偏高；
D．第④步對沉淀灼燒不充分，得到固體C質量增大，測定結果偏高，
故選：CD．

點評 本題考查物質組成含量的測定，明確工藝流程是解題關鍵，側重考查學生對基礎知識的遷移運用能力，難度中等．