Question

鎂、鋁、鐵及其化合物在生產、生活中有著廣泛的應用
I：實驗室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應制備MgAl₂O₄，主要流程如下：

（1）已知25℃時K_sp[Mg(OH)₂]=1．8×10^-11，K_sp[Al(OH)₃]=3×10^-34，該溫度下向濃度均為0．01 mol·L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成          沉淀(填化學式)。
（2）高溫焙燒時發生反應的化學方程式         ，洗滌沉淀時的方法是            。
（3）常溫下如果向AlCl₃飽和溶液中不斷通人HCl氣體，可析出AlCl₃·6H₂O晶體，結合化學平衡移動原理解釋析出晶體的原因：                                             。
Ⅱ：某興趣小組的同學發現將一定量的鐵與濃硫酸加熱時，觀察到鐵完全溶解，并產生大量氣體。為此，他們設計了如下裝置驗證所產生的氣體。

（1）G裝置的作用是                              。
（2）證明有SO₂生成的現象是           ，為了證明氣體中含有氫氣，裝置E和F中加入的試劑分別為           、           。
（3）若將鐵絲換成銅絲，反應后的溶液沒有出現預計的藍色溶液，而出現了大量白色固體，原因是                       。

Answer 1

I（1）Al(OH)₃
（2）2Al(OH)₃+Mg(OH)₂=MgAl₂O₄+4H₂O （2分） 向置于過濾器上的沉淀加蒸餾水至完全沒過沉淀，待其自然流盡后，重復二到三次即可（2分）
（3）AlCl₃飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl₃?6H₂O(s)Al³⁺(aq)+3Cl?(aq)+6H₂O(l)，通入HCl氣體使溶液中c(Cl?)增大，平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl₃?6H₂O晶體。（3分）
II（1）防止空氣中的H₂O進入F（2分）
（2）酸性高錳酸鉀溶液褪色（2分） CuO、CuSO₄（各1分）
（3）濃硫酸中的水很少（2分）

試題分析：I（1）根據K_sp[Mg(OH)₂]可求出Mg²⁺再轉化為Mg(OH)₂沉淀OH?濃度，c(Mg²⁺)?c²(OH?)=1．8×10^-11，因為c(Mg²⁺)=1/2c(OH?)，則1/2c³(OH?)=1．8×10^-11， K_sp[Al(OH)₃]="1/3" c⁴(OH?)=3×10^-34，比較可得恰好生成Al(OH)₃時，OH?濃度小，所以先生成Al(OH)₃沉淀。
（2）根據流程圖，高溫焙燒時的反應物為Mg(OH)₂和Al(OH)₃，生成物為MgAl₂O₄和4H₂O，配平可得化學方程式：2Al(OH)₃+Mg(OH)₂=MgAl₂O₄+4H₂O；沉淀洗滌的方法為：向置于過濾器上的沉淀加蒸餾水至完全沒過沉淀，待其自然流盡后，重復二到三次即可。
（3）AlCl₃飽和溶液中存在沉淀溶解平衡：AlCl₃?6H₂O(s)Al³⁺(aq)+3Cl?(aq)+6H₂O(l)，通入HCl氣體使溶液中c(Cl?)增大，平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl₃?6H₂O晶體。
II（1）因為該實驗要檢驗是否有H₂O生成，所以裝置G盛放物質為堿石灰，作用是防止空氣中的H₂O進入F。
（2）SO₂具有還原性，能被酸性KMnO₄溶液氧化，所以證明有SO₂生成的現象是酸性高錳酸鉀溶液褪色；為了證明氣體中含有氫氣，裝置E和F中加入的試劑分別為CuO、CuSO₄，若含有H₂，H₂可把CuO還原為Cu，生成的H₂O能與CuSO₄反應生成藍色的CuSO₄?5H₂O。
（3）濃硫酸中的水很少，CuSO₄沒有溶解，以CuSO₄固體的形式存在，為白色。