Question

某科研小组用高岭土(主要成分是Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，并含少量的CaO、Fe₂O₃)研制新型净水剂(铝的化合物)。其实验步骤如下：将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，溶液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。

(1)写出熔融时的主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al₂O₃与纯碱的反应和SiO₂与纯碱反应相似)：________________________，

 (2)最后的沉淀物是__________________________________，

写出生成该沉淀的离子方程式：_______________________________

 (3)实验中常用的有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚。本实验在熔融土样时，应选________坩埚。

Answer

【解析】土样成分中的CaO、Fe2O3属于碱性氧化物，不与Na2CO3反应。SiO2和Na2CO3在高温下的反应与生产玻璃的反应相同。Al2O3属于两性氧化物，与Na2CO3反应时表现酸性氧化物的性质，生成NaAlO2和CO2。

熔块加水后过滤所得的滤液中含有Na2SiO3和NaAlO2，再加入盐酸时，发生如下反应：

H＋＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

2H＋＋SiO===H2SiO3↓

所以，最后的沉淀物只有H2SiO3，没有Al(OH)3。

瓷坩埚中含有的SiO2及氧化铝坩埚中的Al2O3在高温下都能与Na2CO3反应， 所以熔融土样时不能使用瓷坩埚和氧化铝坩埚，只能选用铁坩埚