Question

14．某化工厂的废液中主要含有Al³⁺、Mg²⁺、K⁺、Cl^-四种离子，某校化学兴趣小组设计了如图所示的实验过程，以除去废液中含有的Mg²⁺、K⁺杂质离子，得到AlCl₃溶液并尽可能减少AlCl₃的损失．

（1）写出混合物中加入足量NaOH溶液时，溶液中发生反应生成最终产物的离子方程式：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-．能否用氨水代替NaOH溶液，为什么？否；用氨水，则Mg²⁺、Al³⁺均转化为沉淀，不能分离
（2）溶液a中存在的离子有AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH，为什么？因氢氧化铝能溶于盐酸，则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH；为此，改进方法是通入过量的二氧化碳．

Answer 1

分析 由实验流程可知，加足量的NaOH生成氢氧化镁沉淀，溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，然后加盐酸，沉淀c为氢氧化铝，和盐酸反应生成氯化铝，溶液b中含KCl、NaCl，
（1）镁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀，铝离子和足量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，据此书写离子方程式，氨水和镁离子、铝离子均生成沉淀，无法把二者分开；
（2）根据发生的反应判断a溶液中存在离子，由于氢氧化铝为两性氢氧化物，能溶于强酸，故最佳方案是通入二氧化碳气体，氢氧化铝不溶于二氧化碳溶液中．

解答 解：由实验流程可知，加足量的NaOH生成氢氧化镁沉淀，过滤得到溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，然后加盐酸，沉淀c为氢氧化铝，加盐酸生成氯化铝，溶液b中含KCl、NaCl；
（1）混合物中镁离子和铝离子和氢氧化钠反应，镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，铝离子和足量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-，用氨水，则Mg²⁺、Al³⁺均转化为沉淀，不能分离，则不能用氨水代替NaOH，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-；否；用氨水，则Mg²⁺、Al³⁺均转化为沉淀，不能分离；
（2）Al³⁺与过量NaOH反应，溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，向溶液a中加入盐酸，生成氢氧化铝沉淀，因氢氧化铝能溶于盐酸，则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH，向溶液a中加入试剂X的最佳方案是通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤得到氢氧化铝固体，反应的离子方程式为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-；因氢氧化铝能溶于盐酸，则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH；通入过量的二氧化碳．

点评 本题考查混合物分离、提纯实验方案的设计，为高频考点，把握实验流程中发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氢氧化铝的两性，题目难度不大．