Question

14．實(shí)驗(yàn)室以鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）為原料制備Al₂O₃和粗硅，其流程如圖所示：

（1）SiO₂制備粗硅的化學(xué)方程式為SiO₂+2C　$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（2）溶液B中加氨水生成Al（OH）₃ 的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．在空氣中灼燒固體Al（OH）₃ 時(shí)，用到多種硅酸鹽質(zhì)儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有坩堝（填儀器名稱(chēng)）．
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮?dú)狻⑻挤磻?yīng)，生成一種耐高溫、抗沖擊的氮化鋁和一種有毒氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；該反應(yīng)中每生成2mol氮化鋁，N₂得到電子的物質(zhì)的量為6mol．
（4）某實(shí)驗(yàn)小組用CO還原法定量測(cè)定Fe_xO_y的組成，稱(chēng)取m g樣品進(jìn)行定量測(cè)定．

①根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品，b、e、a、c、d（請(qǐng)按正確順序填入下列步驟的標(biāo)號(hào)）．
a．點(diǎn)燃酒精燈 b．打開(kāi)分液漏斗活塞 c．停止加熱，充分冷卻 d．關(guān)閉分液漏斗活塞 e．收集氣體并檢驗(yàn)純度
②若實(shí)驗(yàn)中每步反應(yīng)都進(jìn)行完全，反應(yīng)后樣品質(zhì)量減少了ng，則Fe_xO_y中x：y=$\frac{2（m-n）}{7n}$．若實(shí)驗(yàn)中Fe_xO_y 未被充分還原，則x：y的值偏大（填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”）．

Answer 1

分析 鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁和二氧化硅溶解，過(guò)濾得鐵的氧化物，溶液A為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，溶液A中加足量的鹽酸，生成硅酸沉淀和氯化鋁溶液中，所以C為硅酸，B為氯化鋁，在氯化鋁溶液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，硅酸加熱分解得二氧化硅，二氧化硅與碳在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成粗硅，
（1）SiO₂與碳在高溫條件下反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳；
（2）氯化鋁溶液中加入氨水生成氫氧化鋁，根據(jù)電荷守恒可寫(xiě)出離子反應(yīng)方程式；固體灼燒一般在坩堝中進(jìn)行；
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮?dú)�、碳反�?yīng)，生成氮化鋁和一種有毒氣體為CO，根據(jù)元素守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，并根據(jù)方程可計(jì)算出電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量；
（4）①實(shí)驗(yàn)過(guò)程依據(jù)反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)步驟為，組裝裝置，檢驗(yàn)裝置氣密性，加入試劑，加入水吧一氧化碳趕入后續(xù)裝置，要檢驗(yàn)CO的純度，再點(diǎn)燃酒精燈加熱玻璃管，反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，關(guān)閉分液漏斗活塞，玻璃管稱(chēng)量剩余固體，依據(jù)質(zhì)量變化計(jì)算鐵元素和氧元素物質(zhì)的量之比；
②依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，鐵的氧化物中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量為bg，鐵的質(zhì)量為（a-b）g，依據(jù)元素物質(zhì)的量計(jì)算得到比值，若實(shí)驗(yàn)中Fe_xO_y 未被充分還原，則n值會(huì)偏小，據(jù)此分析；

解答 解：鋁鐵質(zhì)巖（主要成分是Al₂O₃、Fe_xO_y和SiO₂）加入足量的氫氧化鈉，氧化鋁和二氧化硅溶解，過(guò)濾得鐵的氧化物，溶液A為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，溶液A中加足量的鹽酸，生成硅酸沉淀和氯化鋁溶液中，所以C為硅酸，B為氯化鋁，在氯化鋁溶液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，灼燒得氧化鋁，硅酸加熱分解得二氧化硅，二氧化硅與碳在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成粗硅，
（1）SiO₂與碳在高溫條件下反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳，反應(yīng)的方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（2）氯化鋁溶液中加入氨水生成氫氧化鋁，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，固體灼燒一般在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；坩堝；
（3）在高溫下，氧化鋁可以與氮?dú)�、碳反�?yīng)，生成氮化鋁和一種有毒氣體為CO，反應(yīng)化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO，根據(jù)方程可知，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6e^-，所以每生成2mol氮化鋁，N₂得到電子的物質(zhì)的量為6mol，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；6；
（4）①實(shí)驗(yàn)過(guò)程依據(jù)反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)步驟為，組裝裝置，檢驗(yàn)裝置氣密性，加入試劑，加入水把一氧化碳趕入后續(xù)裝置，要檢驗(yàn)CO的純度，再點(diǎn)燃酒精燈加熱玻璃管，反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，關(guān)閉分液漏斗活塞，玻璃管稱(chēng)量剩余固體，依據(jù)質(zhì)量變化計(jì)算鐵元素和氧元素物質(zhì)的量之比，所以操作順序?yàn)閎、e、a、c、d，
故答案為：b、e、a、c、d；
②依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，鐵的氧化物中減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量為bg，鐵的質(zhì)量為（a-b）g，依據(jù)元素物質(zhì)的量計(jì)算得到比值，x：y=n（Fe）：n（O）=$\frac{m-n}{56}$：$\frac{n}{16}$=$\frac{2（m-n）}{7n}$，若實(shí)驗(yàn)中Fe_xO_y 未被充分還原，則n值會(huì)偏小，所以x：y的值會(huì)偏大，
故答案為：$\frac{2（m-n）}{7n}$；偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純方法的選擇和運(yùn)用，為高頻考點(diǎn)，明確各個(gè)流程發(fā)生的反應(yīng)及沉淀和濾液成分是解本題關(guān)鍵，答題時(shí)要注意實(shí)驗(yàn)流程的分析，題目難度中等