Question

6．某研究小組利用含少量Fe²⁺的硫酸銨酸性廢液制取銨明礬[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]的流程如下：

（1）H₂O₂的電子式為．
（2）濾渣的主要成分為Fe（OH）₃（填寫化學式）．
（3）“除雜”過程中加入雙氧水的目的是（用離子方程式回答）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）“結晶”操作中，母液經蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現薄層晶體即停止加熱，然后冷卻結晶，得到銨明礬晶體（含結晶水），母液不能蒸干的原因是防止晶體失去結晶水．
（5）固體銨明礬加熱過程中，固體殘留率（固體殘留率=$\frac{剩余固體的質量}{原來固體的質量}$×100%）隨溫度的變化如圖所示．

①取A物質溶于水配成溶液，加入過量NaOH溶液充分混合，加熱，發(fā)生反應的離子方程式為NH₄⁺+Al³⁺+5OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlO₂^-+NH₃↑+3H₂O．
②B物質的化學式為Al₂（SO₄）₃．
③若將B物質加熱至975℃灼燒，得到的主要產物為C和一種氧化性氣體，取等量C分別與足量的NaOH溶液和稀硫酸反應，消耗NaOH和硫酸的物質的量之比為2：3．

Answer 1

分析 由工藝流程可知，加入H₂O₂將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入氨水調節(jié)溶液pH值至8，Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，過濾后濾渣為Fe（OH）₃，濾液主要含硫酸銨，再將硫酸銨和硫酸鋁溶液混合反應，經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等最終得到硫酸鋁銨晶體；
（1）過氧化氫中H、O原子之間存在一對共用電子對，O原子之間也存在一對共用電子對；
（2）pH=8時鐵離子能轉化為Fe（OH）₃；
（3）雙氧水具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（4）NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O不穩(wěn)定，受熱易失水；
（5）①NH₄⁺、Al³⁺和OH^-反應分別生成NH₃、AlO₂^-、和H₂O；
②如果晶體完全失去水，固體殘留率=$\frac{237}{453}$×100%≈52%，則A點物質為NH₄Al（SO₄）₂；
當溫度繼續(xù)升高，硫酸鋁銨中的硫酸銨開始分解生成氨氣和三氧化硫，硫酸銨完全分解時，剩余物為硫酸鋁，剩余固體與原始固體的質量百分比是：$\frac{171}{453}$×100%≈37.75%；當比值大于37.75%時，硫酸銨沒有完全分解，當等于這個比值，說明硫酸銨恰好分解完全，小于這個比值，硫酸鋁開始分解；
③硫酸鋁分解生成C和一種氧化性氣體，C物質應該具有還原性，C能溶于強酸、強堿，結合硫酸鋁中元素知，C是Al，由反應方程式計算．

解答 解：由工藝流程可知，加入H₂O₂將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入氨水調節(jié)溶液pH值至8，Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，過濾后濾渣為Fe（OH）₃，濾液主要含硫酸銨，再將硫酸銨和硫酸鋁溶液混合反應，經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等最終得到硫酸鋁銨晶體；
（1）過氧化氫中H、O原子之間存在一對共用電子對，O原子之間也存在一對共用電子對，電子式為，故答案為：；
（2）pH=8時鐵離子能轉化為Fe（OH）₃，所以濾渣成分為Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（3）雙氧水具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O不穩(wěn)定，受熱易失水而不能實現目的，所以不能將溶液蒸干，
故答案為：防止晶體失去結晶水；
（5）①NH₄⁺、Al³⁺和OH^-反應分別生成NH₃、AlO₂^-、和H₂O，離子方程式為NH₄⁺+Al³⁺+5OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlO₂^-+NH₃↑+3H₂O，故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+5OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlO₂^-+NH₃↑+3H₂O；
②如果晶體完全失去水，固體殘留率=$\frac{237}{453}$×100%≈52%，則A點物質為NH₄Al（SO₄）₂；
當溫度繼續(xù)升高，硫酸鋁銨中的硫酸銨開始分解生成氨氣和三氧化硫，硫酸銨完全分解時，剩余物為硫酸鋁，剩余固體與原始固體的質量百分比是：$\frac{171}{453}$×100%≈37.75%；當比值大于37.75%時，硫酸銨沒有完全分解，當等于這個比值，說明硫酸銨恰好分解完全，小于這個比值，硫酸鋁開始分解，根據圖中數據知，固體殘留物成分是Al₂（SO₄）₃，故答案為：Al₂（SO₄）₃；
③硫酸鋁分解生成C和一種氧化性氣體，C物質應該具有還原性，C能溶于強酸、強堿，結合硫酸鋁中元素知，C是Al，Al和NaOH溶液、稀硫酸反應方程式分別為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，根據方程式知，相同物質的量的Al分別與NaOH、硫酸反應物質的量之比=2：3，故答案為：2：3．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及元素化合物之間轉化、物質分離提純、未知物成分確定等知識點，側重考查學生分析判斷及知識綜合應用能力，難點是（5）題解答，注意銨明礬受熱時反應先后順序，題目難點中等．