Question

用高嶺土(主要成分是Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，并含有少量的CaO、Fe₂O₃)研制新型凈水劑(鋁的化合物)，其實驗步驟如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融。冷卻后，用水浸取熔塊，過濾，棄去殘渣。濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液。溶液即為凈水劑。

(1)寫出熔融時的主要成分與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式(Al₂O₃與純堿反應(yīng)和SiO₂與純堿的反應(yīng)相似)：__________，__________。

(2)最后沉淀物是____________________，生成該沉淀的離子方程式是___________________。

(3)實驗中常用的有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實驗在熔融土樣時，應(yīng)選用__________坩堝。

Answer 1

解析：(1)SiO₂是硅酸、原硅酸的酸酐；Al₂O₃是鋁酸、偏鋁酸的酸酐。由于熱穩(wěn)定性：H₂SiO₃＞H₄SiO₄，HAlO₂＞H₃AlO₃，所以SiO₂、Al₂O₃與Na₂CO₃發(fā)生類似反應(yīng)：

Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑

Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑

(2)高溫下，少量的CaO、Fe₂O₃也能與SiO₂發(fā)生反應(yīng)：

CaO+SiO₂CaSiO₃

Fe₂O₃+3SiO₂Fe₂(SiO₃)₃

用水浸取熔塊Na₂SiO₃、NaAlO₂溶解進入濾液，CaSiO₃、Fe₂(SiO₃)₃不溶解，形成濾渣。濾液用鹽酸酸化，發(fā)生如下反應(yīng)：+4H⁺Al³⁺+2H₂O，H₂O++2H⁺H₄SiO₄↓過濾可分離出H₄SiO₄沉淀，Al³⁺有凈水作用。  (3)由于高溫下，SiO₂(瓷坩堝主要成分)、Al₂O₃都能與Na₂CO₃反應(yīng)，所以只能選用鐵坩堝。

答案：(1)Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑  Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑

(2)H₄SiO₄(或H₂SiO₃)  H₂O++2H⁺H₄SiO₄↓(或+2H⁺H₂SiO₃↓)

(3)鐵