Question

16．某铝合金中含有铁、铝、镁、铜、硅．为了测定该合金中铝的含量，现设计了如下实验：

已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，H₂SiO₃是不溶于水的弱酸．
（1）固体A的成分是：Fe、Mg、Cu，溶液M中的阴离子有：OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-
（2）步骤③中生成沉淀的离子方程式为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺
（3）该样品中铝的质量分数是：$\frac{9b}{17a}$×100%（用a、b表示）．
（4）下列因操作不当，会使测定结果偏大的是CD
A．第①步中加入NaOH溶液不足        
B．第②步中加入盐酸不足时
C．第③步中的沉淀未用蒸馏水洗涤     
D．第④步对沉淀灼烧不充分．

Answer 1

分析 铝合金中含有铁、铝、镁、铜、硅，加入过量氢氧化钠溶液过滤，Al、Si反应溶解，固体A为Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及过量的NaOH，溶液M中加入过量盐酸反应过滤得到固体B为H₂SiO₃，溶液N中含有AlCl₃、NaCl，再加入过量氨水过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到固体C为Al₂O₃；
（1）由上述分析可知，固体A为Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及过量的NaOH；
（2）步骤③是氯化铝和一水合氨反应生成氢氧化铝沉淀的反应与氯化铵；
（3）固体C为Al₂O₃，根据铝元素守恒计算合金中Al的质量，进而计算Al的质量分数；
（4）A．第①步中加入NaOH溶液不足，铝未全部溶解，测定结果偏低；
B．第②步中加入盐酸不足时，生成的偏铝酸钠未全部转化为氯化铝，导致最后生成的氧化铝质量减小；
C．第③步中沉淀未用蒸馏水洗涤，表面有杂质氯化钠、氯化铵，灼烧氯化铵分解，氯化钠会导致测定固体氧化铝的质量增大；
D．第④步对沉淀灼烧不充分，得到固体C质量增大．

解答 解：铝合金中含有铁、铝、镁、铜、硅，加入过量氢氧化钠溶液过滤，Al、Si反应溶解，固体A为Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及过量的NaOH，溶液M中加入过量盐酸反应过滤得到固体B为H₂SiO₃，溶液N中为AlCl₃溶液，再加入过量氨水过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到固体C为Al₂O₃；
（1）由上述分析可知，固体A为Fe、Mg、Cu，溶液M含有NaAlO₂，Na₂SiO₃及过量的NaOH，含有阴离子有：OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-，
故答案为：Fe、Mg、Cu；OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-；
（2）步骤③是氯化铝和一水合氨反应生成氢氧化铝沉淀的反应与氯化铵，反应离子方程式为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）bg固体C为Al₂O₃，根据铝元素守恒，铝的质量分数为：$\frac{bg×\frac{54}{102}}{ag}$×100%=$\frac{9b}{17a}$×100%，故答案为：$\frac{9b}{17a}$×100%；
（4）A．第①步中加入NaOH溶液不足，铝未全部溶解，测定结果偏低；
B．第②步中加入盐酸不足时，生成的偏铝酸钠未全部转化为氯化铝，导致最后生成的氧化铝质量减小，测定结果偏低；
C．第③步中沉淀未用蒸馏水洗涤，表面有杂质氯化钠、氯化铵，灼烧氯化铵分解，氯化钠会导致测定固体氧化铝的质量增大，测定结果偏高；
D．第④步对沉淀灼烧不充分，得到固体C质量增大，测定结果偏高，
故选：CD．

点评 本题考查物质组成含量的测定，明确工艺流程是解题关键，侧重考查学生对基础知识的迁移运用能力，难度中等．