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17.硅藻土是由硅藻死亡后的遗骸沉积形成的,主要成分是SiO2和有机质,并含有少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等杂质.精致硅藻土因为吸附性强、化学性质稳定等特点被广泛应用.如图是生产精制硅藻土并获得A1(OH)3的工艺流程.

(1)精制硅藻土的主要成分是SiO2.反应II后,过滤获得的滤渣主要成分是Fe(OH)3、Mg(OH)2.
(2)反应III的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;氢氧化铝常用作阻燃剂,其原因是氢氧化铝受热分解吸收热量,且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面
(3)实脸室用酸碱滴定法测定硅藻土中硅含量的步骤如下:
步骤1:准确称取样品mg,加入适量KOH固体,在高温下充分灼烧,冷却,加水溶解.
步骤2:将所得溶液完全转移至塑料烧杯中.加入硝酸至强酸性,得硅酸浊液.
步骤3:向硅酸浊液中加人NH4F溶液、饱和KCI溶液,得K2SiF6沉淀,用塑料漏斗过滤并洗涤.
步骤4:将K2SiF6转移至另一烧杯中,加入一定量蒸馏水,采用70℃水浴加热使其充分水解(K2SiF6+3H2O═H2SiO3+4HF+2KF),抽滤.
步骤5:向上述滤液中加入数滴酚酞,趁热用浓度为cmol•L-1NaOH的标准溶液滴定至终点,消耗NaOH标准溶液VmL.
①步骤1中高温灼烧实验所需的仪器除三角架、泥三角、酒精喷灯外还有d.
a.蒸发皿  b.表面皿  c.瓷坩祸  d.铁坩埚
②步骤2、3中不使用玻璃烧杯、玻璃漏斗的原因是实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅
③步骤5中滴定终点的现象为最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色,且30s不褪色.
④样品中SiO2的质量分数为$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$ (用m、c、V表示)

分析 硅藻土煅烧时,有机物能燃烧形成一些矿物盐,向煅烧所得固体中加入稀硫酸,发生的反应为:Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O,矿物盐溶解,二氧化硅不反应,过滤后得到的固体主要成分是SiO2,然后烘干得到精制硅藻土.
向滤液中加入过量NaOH溶液,发生反应Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4、Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4,然后过滤,向滤液中通入过量二氧化碳,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,过滤得到固体Al(OH)3.
(1)精制硅藻土的主要成分是二氧化硅,反应II后,过滤获得的滤渣主要成分是氢氧化铁、氢氧化镁;
(2)反应Ⅲ发生反应:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;
氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水蒸气且吸收热量,氧化铝熔点较高,一般条件下不熔融;
(3)①氢氧化钾与二氧化硅反应,应在铁质坩埚中灼烧;
②实验中产生HF,能与二氧化硅反应;
③滤液呈酸性,滴入酚酞溶液为无色,用氢氧化钠得到滤液中HF,HF反应完毕,再滴入最后一滴NaOH溶液后溶液呈碱性,酚酞遇碱呈红色;
④根据关系式SiO2~K2SiF6~4HF~4NaOH计算.

解答 解:硅藻土煅烧时,有机物能燃烧形成一些矿物盐,向煅烧所得固体中加入稀硫酸,发生的反应为:Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O,矿物盐溶解,二氧化硅不反应,过滤后得到的固体主要成分是SiO2,然后烘干得到精制硅藻土.
向滤液中加入过量NaOH溶液,发生反应Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4、Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4,然后过滤,向滤液中通入过量二氧化碳,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,过滤得到固体Al(OH)3.
(1)由上述分析可知,精制硅藻土的主要成分是SiO2,反应II后,过滤获得的滤渣主要成分是Fe(OH)3、Mg(OH)2,
故答案为:SiO2;Fe(OH)3、Mg(OH)2;
(2)反应Ⅲ发生反应:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,反应离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,氢氧化铝常用作阻燃剂,其原因是:氢氧化铝受热分解吸收热量,且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面,
故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;氢氧化铝受热分解吸收热量,且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面;
(3)①在坩埚中进行高温灼烧,瓷坩埚含有二氧化硅,能与氢氧化钾反应,应在铁质坩埚中灼烧,
故选:d;
②实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅,步骤2、3中不使用玻璃烧杯、玻璃漏斗,
故答案为:实验中产生的HF能与玻璃仪器中的二氧化硅;
③滤液呈酸性,滴入酚酞溶液为无色,用氢氧化钠得到滤液中HF,HF反应完毕,步骤5中滴定终点的现象为:最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色,且30 s不褪色;
故答案为:最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色,且30s不褪色;
④设样品中SiO2的质量分数为x,则:
SiO2~K2SiF6~4HF~4NaOH
60g               4mol
mx g              V×10-3L×cmol/L
所以60g:mx g=4mol:V×10-3L×cmol/L
解得x=$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$
故答案为:$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{m}$.

点评 本题属于化学工艺流程题,考查混合物的分离提纯综合应用、元素化合物知识、对操作步骤与试剂分析评价、物质含量测定等,是对学生综合能力的考查,属于高考常考题型,题目难度中等.

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