Question

18．（1）某校化学兴趣小组用如下图所示过程除去AlCl₃中含有的Mg²⁺、K⁺杂质离子并尽可能减少AlCl₃的损失．请回答下列问题：

①写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-或Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
②溶液a中存在的阴离子有Cl^-、AlO₂^-、OH^-；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH的原因是因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO₂^-时，需要控制溶液的pH，以防止部分氢氧化铝转化成Al³⁺；为此，改进方法是通入过量二氧化碳气体．
（2）该化学小组又测定一定质量的某镁铝混合物中镁的质量分数，设计了如下实验方案：

方案Ⅰ：镁铝混合物$→_{充分反应}^{足量溶液A}$测定生成气体的体积
方案Ⅱ：镁铝混合物$→_{充分反应}^{足量溶液B}$测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是C（（填代号）　　）
A．溶液A选用NaOH溶液
B．若溶液B选用浓硝酸，则测得镁的质量分数偏小
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施．

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，以此来解答．
（1）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先生成氢氧化铝沉淀，生成的氢氧化铝沉淀溶解于过量氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，据此书写离子方程式；
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；
（2）在知道混合物质量的前提下，方案I可以使用碱液，此时气体是由铝生成的，由此可求出铝的量；也可以使用酸液，此时气体是由镁铝共同生成，根据混合物的质量、生成气体的体积分别列一个方程，联立即可计算镁铝的量；但方案II中由于是根据剩余固体的质量来解题，所以只能用碱液；再结合具体的实验操作来解本题，镁和铝都均可以与稀硝酸反应，最后没有固体剩余．

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）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先生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，生成的氢氧化铝沉淀溶解于过量氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，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^-，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-或Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓ Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
②Al³⁺与过量NaOH反应，溶液a中含AlO₂^-、K⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，阴离子为：AlO₂^-、Cl^-、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^-、Cl^-、OH^-；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO₂^-时，需要控制溶液的pH，以防止部分氢氧化铝转化成Al³⁺；通入过量的二氧化碳；
（2）A、在方案I中，能与NaOH溶液反应的只有铝，根据生成的氢气可以计算出混合物中铝的质量，从而能计算出镁的质量及镁在混合物中的质量分数，故溶液A可为NaOH溶液；在方案II中，镁与NaOH溶液不反应，铝与NaOH溶液反应，剩余的固体为镁，可以计算出镁的质量分数，故A正确；
B、若溶液B选用浓硝酸，铝在浓硝酸中生成一层致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，剩余固体的质量大于混合物中铝的质量，实际测量镁的质量减少，镁的含量降低固体则测得镁的质量分数偏小，故B正确；
C、镁和铝都均可以与稀硝酸反应，利用测量气体的体积，可以计算出混合物中镁、铝的质量，反应最后没有固体剩余，不能通过测量剩余固体的质量进行，故C错误；
D、测量气体的体积不如测量固体的质量简单易操作，故D正确；
故选：C．

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，清楚物质的性质、理解实验方案原理是关键，题目难度中等．