Question

【題目】（加試題）NH4Al(SO4)2·12H2O(銨明礬)可用作泡沫滅火器的內(nèi)留劑、石油脫色劑等。某興趣小組同學(xué)用氧化鐵、鋁粉、鎂條和氯酸鉀等物質(zhì)做鋁熱反應(yīng)后的鋁灰及硫酸銨等為原料制備銨明礬的實(shí)驗(yàn)，步驟如下：

(1)下列有關(guān)說法中正確的是_________。

A．“濾液1”中含有K+、Mg2+、Cl-

B．“濾渣1”和“濾渣2”中含有相同的物質(zhì)

C．“過濾1”可用傾析法，以縮減實(shí)驗(yàn)時間

D．將“濾液3”蒸干并灼燒，可得純堿

(2)用NaOH溶解“濾渣1”時，可以采用_________的方式提高浸出率(寫出3條)。

(3)向“濾液2”中通入足量的CO2，寫出相應(yīng)的離子反應(yīng)方程式__________________。

(4)由“濾渣3”制備銨明礬，經(jīng)過如下步驟：a→g→_________→h(依次填入正確的序號)

a．加硫酸溶解 b．抽濾

c．加入蒸發(fā)皿中

d．降溫結(jié)晶

e．蒸發(fā)至表面出現(xiàn)晶膜

f．配制飽和硫酸銨溶液

g．將硫酸鋁溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿

h．洗滌、干燥

(5)①根據(jù)各物質(zhì)的溶解度曲線(見下圖)，在80℃時，用一定濃度的硫酸溶解“濾渣3”時，最適宜的硫酸濃度為_________。

A．3mol/L(1.20g/mL)

B．6mol/L(1.34g/mL)

C．9mol/L(1.49 g/mL)

D．18mol/L (1.84g/mL)

②所需硫酸用量的簡便確定方法是__________________。

Answer 1

【答案】BD 加熱、提高NaOH濃度、攪拌等 AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3- OH-+CO2＝HCO3- f→c→e→d→b A 逐滴加入(3 mo1·L-1)硫酸，并不斷攪拌，至沉淀恰好完全溶解

【解析】

鋁灰水洗的目的是洗去表面的氯酸鉀雜質(zhì)，所以濾液1主要含有KClO3，濾渣1主要含有氧化鐵、鋁粉、鎂條，加入NaOH溶液，Al與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，故濾液2中主要含有偏鋁酸鈉和氫氧化鈉，濾渣2中主要含有氧化鐵、鎂條，向?yàn)V液2中通入CO2氣體，偏鋁酸鈉與CO2反應(yīng)生成氫氧化鋁，故濾渣3為氫氧化鋁，得到的氫氧化鋁再制備NH4Al(SO4)2·12H2O(銨明礬)，據(jù)此答題。

（1）A.“濾液1”中主要含有氯酸鉀，故含有K+、ClO3-，故A錯誤；

B.“濾渣1”中含有氧化鐵、鋁粉、鎂條，“濾渣2”中含有氧化鐵、鎂條，含有相同的物質(zhì)為氧化鐵、鎂條，故B正確；

C.傾析法可以將顆粒較大的固體與溶液分離，濾渣1中含有鋁粉，顆粒較小，不能使用傾析法，故C錯誤；

D.“濾液3”中主要含有碳酸氫鈉，碳酸氫鈉蒸干并灼燒，受熱分解生成純堿，故D正確。

故答案為：BD。

（2）用NaOH溶解“濾渣1”時，可采用加熱、提高NaOH濃度、攪拌等方式提高浸出率，故答案為：加熱、提高NaOH濃度、攪拌等。

（3）向“濾液2”中通入足量的CO2，偏鋁酸鈉與CO2反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，氫氧化鈉與足量的CO2反應(yīng)生成碳酸氫鈉，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- OH-+CO2=HCO3-，故答案為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- OH-+CO2=HCO3-。

（4）由“濾渣3”中主要含有氫氧化鋁，先加硫酸溶解，氫氧化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，將硫酸鋁溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，配制飽和硫酸銨溶液，加入蒸發(fā)皿中，蒸發(fā)至表面出現(xiàn)晶膜，降溫結(jié)晶，抽濾，得到銨明礬，洗滌、干燥。所以制備銨明礬的步驟為：a→g→f→c→e→d→b→h，故答案為：f→c→e→d→b。

（5）①由圖可知，80℃時Al2(SO4)318H2O的溶解度約為70g，則100g水中可溶解70g晶體，則n[Al2(SO4)318H2O]=70g/666g/mol≈0.1mol，n(H2SO4)=n(SO42-)=0.1mol×3=0.3mol，若H2SO4溶解Al2O3后溶液的體積變化忽略不計(jì)，則c(H2SO4)=0.3mol/0.1L=3mol/L，故答案為：A。

②用3mol/L的H2SO4溶解Al2O3后，得到的溶液接近Al2(SO4)318H2O的飽和溶液，有利于銨明礬的制備（可減少蒸發(fā)水的量），故答案為：逐滴加入(3 mo1·L-1)硫酸，并不斷攪拌，至沉淀恰好完全溶解。