Question

4．銨明礬是一種廣泛應用于醫(yī)藥、食品、污水處理等多個行業(yè)的重要化工產品．高嶺土中含有SiO₂、Al₂O₃和少量Fe₂O₃，下圖是以高嶺土為原料制備硫酸鋁晶體和銨明礬的工藝流程．

請回答下列問題：
（1）過濾操作中會使用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗．
（2）除鐵過程中需要適當調高溶液的pH，則濾渣2的主要成分為Fe（OH）₃（填化學式），若要檢驗除鐵后的濾液中是否含有Fe³⁺，可采取的實驗操作及現(xiàn)象為取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺．
（3）實驗表明，銨明礬中只含有NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-等三種離子，同時含有一定數目的結晶水．某實驗小組為進一步測定銨明礬的化學式，首先取9.06g銨明礬配成溶液，然后逐滴加入0.2mol/LNaOH溶液至過量，產生的沉淀質量和加入的NaOH溶液體積關系如下圖所示．

2出圖中BC 段對應的化學方程式Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
②根據上圖所提供的信息，通過計算求出銨明礬的化學式．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 高嶺土用濃硫酸溶解，Al₂O₃、Fe₂O₃反應得到Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，SiO₂不與硫酸反應，過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃及剩余的硫酸，結合題目分析解答．
（1）過濾操作中會使用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（2）鐵離子能和KSCN溶液反應生成血紅色溶液；
（3）①沉淀減少的反應是氫氧化鋁溶解在氫氧化鈉溶液的反應；
②根據圖象B→C可知溶解氫氧化鋁沉淀求n（Al³⁺），A→B是NH₄⁺+OH^-→NH₃．H₂O求n（NH₄⁺），根據根據電荷守恒 計算出n（SO₄^2-），根據質量守恒 計算出n（H₂O），可得銨明礬的化學式．

解答 解：（1）過濾操作中會使用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗，
故答案為：漏斗；
（2）濾渣2的主要成分為Fe（OH）₃；鐵離子能和KSCN溶液反應生成血紅色溶液，所以要檢驗除鐵后的濾液中是否含有Fe³⁺，應采取的實驗方法為取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；，
故答案為：Fe（OH）₃；取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；
（3）①沉淀減少過程（即BC段）中發(fā)生反應是氫氧化鋁沉淀溶解于氫氧化鈉溶液中的反應，反應的化學方程式為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
②根據圖象B→C可知溶解氫氧化鋁沉淀用去100mL氫氧化鈉溶液，由Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O 計算出n（Al³⁺）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，A→B沉淀量不變，說明NH₄⁺+OH^-→NH₃．H₂O，由此 計算出n（NH₄⁺）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，根據電荷守恒 計算出n（SO₄^2-）=$\frac{0.02mol+0.02mol×3}{2}$=0.04mol，根據質量守恒 計算出n（H₂O）=$\frac{9.06g-0.02mol×27g/mol-0.02mol×18g/mol-0.04mol×96g/mol}{18g/mol}$=0.24mol，得n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.02：0.02：0.04：0.24=1：1：2：12，所以銨明礬的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．

點評 本題考查物質分離和提純，為高頻考點，側重考查學生分析能力、實驗基本操作能力等，明確流程圖中發(fā)生的反應及基本操作方法、物質性質是解本題關鍵，知道常見儀器用途，根據守恒進行計算，題目難度中等．