Question

【題目】明礬石和堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb（OH）c（CO3）dxH2O]在生產生活中都有著極為重要的應用．某研究小組對用明礬石制取氫氧化鋁等物質，以及堿式碳酸鋁鎂的組成展開了如下研究，請你參與并完成對有關問題的解答
（1）明礬石是制取化肥和氫氧化鋁的重要原料，明礬石的組成和明礬相似，此外還含有氧化鋁和少量氧化鐵雜質．具體實驗步驟如圖1所示：

①操作I的名稱為
②混合肥料的主要成分是（寫化學式）．檢驗濾液Ⅱ中是否含有NH4+的方法是：取少貨濾液Ⅱ于試管中，向其中加入適量的NaOH溶液，加熱，若產生氣體能夠使 ， 則證明濾液Ⅱ中含有NH4+
③一定條件下，下列物質能與沉淀Ⅱ發生反應的是（填字母）
a．KSCN 溶液 b．Al c．NaOH 溶液
④空氣能夠為沉淀反應提供足量的（寫化學式）．
（2）堿式碳酸鋁鎂是常見胃藥“達喜”的主要成分．為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進行了如下實驗：
①取堿式碳酸鋁鎂粉末6.02g，緩緩加入2.0molL﹣1鹽酸使其充分混合反應，反應過程中產生氣體的體積V（氣體）和消耗鹽酸的體積V（HC1）的關系如圖2所示，則堿式碳酸鋁鎂中氫氧根與碳酸根的物質的量之比為
②將①反應后得到的混合液再和過量的氫氧化鈉溶液充分混合，反應完全后經過過濾、洗滌、干燥得沉淀3.48g，則堿式碳酸鋁鎂的化學式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）冷卻結晶；K2SO4、（NH4）2SO4；濕潤的紅色石蕊試紙變藍；b；CO2
（2）16：1；Mg6Al2（OH）16CO3?4H2O
【解析】解：（1.）明礬石含有Al2O3和Fe2O3等雜質，加足量的稀氨水，明礬石中的鋁離子與氨水反應，過濾后沉淀I中含Al2O3、Fe2O3、Al（OH）3 ， 溶液I中含鉀離子、銨根離子、硫酸根離子，濾液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到硫酸鉀、硫酸銨晶體．Al2O3、Fe2O3、Al（OH）3中加入氫氧化鈉，Fe2O3與氫氧化鈉不反應，Al2O3、氫氧化鋁與氫氧化鈉反應：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，濾液中含有NaAlO2溶液，沉淀Ⅱ為氧化鐵，濾液中通入足量的空氣，發生反應：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3 ， 再過濾得到氫氧化鋁，溶液Ⅲ中含有NaHCO3 ． ①操作I是從溶液中獲得晶體，需要結構蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等操作，故答案為：冷卻結晶；②由上述分析可知，混合肥料的主要成分是K2SO4、（NH4）2SO4 ， 檢驗濾液Ⅱ中是否含有NH4+的方法是：取少貨濾液Ⅱ于試管中，向其中加入適量的NaOH溶液，加熱，若產生氣體能夠使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，則證明濾液Ⅱ中含有NH4+ ， 故答案為：K2SO4、（NH4）2SO4；濕潤的紅色石蕊試紙變藍；③沉淀Ⅱ為氧化鐵，Al能與氧化鐵發生鋁熱反應，故選：b；④空氣能夠為沉淀反應提供足量的：CO2 ， 故答案為：CO2；
（2.）①加入鹽酸，第一階段反應本質為：OH﹣+H+=H2O、CO32﹣+H+=HCO3﹣；生成氣體的反應本質為：HCO3﹣+H+=CO2↑+H2O，生成二氧化碳消耗鹽酸（90﹣85）mL=5mL，則n（CO32﹣）=n（HCO3﹣）=0.005L×2mol/L=0.01mol，故n（OH﹣）=0.085L×2mol/L﹣0.01mol=0.16mol，故則堿式碳酸鋁鎂中n（OH﹣）：n（CO32﹣）=0.16mol：0.01mol=16：1，故答案為：16：1；②加入過量的氫氧化鈉溶液，反應完全后經過過濾、洗滌、干燥得沉淀3.48g為氫氧化鎂的質量，則n[Mg（OH）2]= =0.06mol，達喜中n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]=0.06mol，
利用電荷守恒2n（Mg2+）+3n（Al3+）=n（OH﹣）+2n（CO32﹣），故3n（Al3+）=0.16mol+0.01mol×2﹣0.06mol×2=0.06mol，故n（Al3+）=0.02mol，
故：m（CO32﹣）=0.01 mol×60 gmol﹣1=0.6 g
m（OH﹣）=0.16 mol×17 gmol﹣1=2.72 g
m（Mg2+）=0.06 mol×24 gmol﹣1=1.44 g
m（Al3+）=0.02 mol×27 gmol﹣1=0.54 g所以，m（H2O）=6.02g﹣0.6g﹣2.72g﹣1.44g﹣0.54g=0.72g，故n（H2O）= =0.04 mol則n（Mg2+）：n（Al3+）：n（OH﹣）：n（CO32﹣）：n（H2O）=0.02：0.06：0.16：0.01：0.04=6：2：16：1：4，達喜的組成為Mg6Al2（OH）16CO34H2O，故答案為：Mg6Al2（OH）16CO34H2O．
（1.）明礬石含有Al2O3和Fe2O3等雜質，加足量的稀氨水，明礬石中的鋁離子與氨水反應，過濾后沉淀I中含Al2O3、Fe2O3、Al（OH）3 ， 溶液I中含鉀離子、銨根離子、硫酸根離子，濾液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到硫酸鉀、硫酸銨晶體．Al2O3、Fe2O3、Al（OH）3中加入氫氧化鈉，Fe2O3與氫氧化鈉不反應，Al2O3、氫氧化鋁與氫氧化鈉反應：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，濾液中含有NaAlO2溶液，沉淀Ⅱ為氧化鐵，濾液中通入足量的空氣，發生反應：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3 ， 再過濾得到氫氧化鋁，溶液Ⅲ中含有NaHCO3 ．
（2.）①加入鹽酸，第一階段反應本質為：OH﹣+H+=H2O、CO32﹣+H+=HCO3﹣；生成氣體的反應本質為：HCO3﹣+H+=CO2↑+H2O，結合消耗鹽酸計算n（OH﹣）、n（CO32﹣）；②加入過量的氫氧化鈉溶液，反應完全后經過過濾、洗滌、干燥得沉淀3.48g為氫氧化鎂的質量，根據n= 計算n[Mg（OH）2]，達喜中n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]，利用電荷守恒2n（Mg2+）+3n（Al3+）=n（OH﹣）+2n（CO32﹣）計算n（Al3+），根據結合樣品質量求得水的質量，再根據根據n= 計算n（H2O），據此確定n（Mg2）：n（Al3+）：n（OH﹣）：n（CO32﹣）：n（H2O），據此書寫化學式．