Question

2．實(shí)驗(yàn)室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應(yīng)制備MgAl₂O₄二主要流程如下：

（1）制備MgAl₂O₄過程中，高溫焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al（OH）₃+Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgAl₂O₄+4H₂O．
（2）如圖所示，過濾操作中的一處錯(cuò)誤是漏斗下端尖嘴未緊貼燒杯內(nèi)壁．判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）．高溫焙燒時(shí)，用于盛放固體的儀器名稱是坩堝．
（3）在25℃下，向濃度均為0.01mol•L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Al（OH）₃沉淀（填化學(xué)式），生成該沉淀的離子方程式Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺（已知25℃時(shí)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34）
（4）無水AlCl₃（183℃升華）遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧，實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置制備．

裝置B中盛放飽和NaCl溶液，該裝置的主要作用是除去HCl；F中試劑的作用是吸收水蒸氣；用一件儀器裝填適當(dāng)試劑后也可起到F和G的作用，所裝填的試劑為堿石灰．
（5）將Mg、Cu組成的3.92g混合物投入過量稀硝酸中，充分反應(yīng)后，固體完全溶解時(shí)收集到還原產(chǎn)物NO氣體1.792L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL時(shí)金屬離子恰好完全沉淀．則形成沉淀的質(zhì)量為8g．

Answer 1

分析 MgCl₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應(yīng)會(huì)得到氫氧化鎂以及氫氧化鋁的混合物沉淀，將沉淀洗滌干燥進(jìn)行焙燒可以得到MgAl₂O₄，
（1）經(jīng)分析沉淀為Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高溫焙燒制備MgAl₂O₄時(shí)發(fā)生反應(yīng)為Al（OH）₃和Mg（OH）₂生成MgAl₂O₄，根據(jù)元素守恒書寫化學(xué)方程式；
（2）為了防止液體濺出，在過濾時(shí)應(yīng)該將漏斗的尖嘴部分緊貼燒杯的內(nèi)壁；根據(jù)題意可知，沉淀中應(yīng)該附著氯離子和銨根離子，若判斷是否洗凈，可以取少量最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液進(jìn)行判斷，若生成白色沉淀，則說明沒有洗滌干凈；若沒有沉淀生成，則說明已經(jīng)洗滌干凈；
（3）難溶電解質(zhì)的溶度積越小，加入氨水時(shí)越易生成沉淀；、
（4）根據(jù)所給的裝置圖可知，B中的飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體；因?yàn)槁然�鋁易發(fā)生水解，故應(yīng)該防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置，而G是吸收空氣中的CO₂，所以可以加入堿石灰來代替F和G的作用；
（5）根據(jù)電子得失守恒可知，生成NO時(shí)的電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量即為金屬失去的電子的物質(zhì)的量，也等于生成沉淀時(shí)所結(jié)合氫氧根離子的物質(zhì)的量，利用元素守恒進(jìn)行計(jì)算；

解答 解：MgCl₂、AlCl₃的混合溶液與過量氨水反應(yīng)會(huì)得到氫氧化鎂以及氫氧化鋁的混合物沉淀，將沉淀洗滌干燥進(jìn)行焙燒可以得到MgAl₂O₄，
 （1）經(jīng)分析沉淀為Al（OH）₃和Mg（OH）₂，高溫焙燒備MgAl₂O₄時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al（OH）₃+Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgAl₂O₄+4H₂O，
故答案為：2Al（OH）₃+Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgAl₂O₄+4H₂O；
（2）過濾時(shí)應(yīng)該將漏斗的尖嘴部分緊貼燒杯的內(nèi)壁，防止液體濺出，沉淀中應(yīng)該附著氯離子和銨根離子，若判斷是否洗凈，可以取少量最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）溶液進(jìn)行判斷，若生成白色沉淀，則說明沒有洗滌干凈；若沒有沉淀生成，則說明已經(jīng)洗滌干凈，高溫焙燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：漏斗下端尖嘴未緊貼燒杯內(nèi)壁；AgNO₃溶液（或硝酸酸化的AgNO₃溶液）；坩堝；
（3）難溶電解質(zhì)的溶度積越小，加入氨水時(shí)越易生成沉淀，已知25℃時(shí)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34，氫氧化鋁先沉淀，生成沉淀的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al（OH）₃；Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）B中的飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體；因?yàn)槁然�鋁易發(fā)生水解，故應(yīng)該防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置，而G是吸收反應(yīng)剩余的氯氣，所以可以加入堿石灰來代替F和G的作用，
故答案為：除去HCl；吸收水蒸氣；堿石灰；
（5）NO氣體1.792L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即為0.08mol，生成NO時(shí)的電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為0.08mol×3=0.24mol，向反應(yīng)后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL時(shí)金屬離子恰好完全沉淀，金屬結(jié)合的氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.24mol，則形成沉淀的質(zhì)量為3.92g+0.24mol×17mol/L=8g，
故答案為：8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的儀器連接順序，清楚實(shí)驗(yàn)原理，（5）中的利用元素守恒進(jìn)行計(jì)算是難點(diǎn)．