Question

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

(1)下列有關說法中正確的是_________。

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

C．“過濾1”可用傾析法，以縮減實驗時間

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，寫出相應的離子反應方程式__________________。

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

a．加硫酸溶解 b．抽濾

c．加入蒸發皿中

d．降溫結晶

e．蒸發至表面出現晶膜

f．配制飽和硫酸銨溶液

g．將硫酸鋁溶液轉移至蒸發皿

h．洗滌、干燥

(5)①根據各物質的溶解度曲線(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，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，向濾液2中通入CO2氣體，偏鋁酸鈉與CO2反應生成氫氧化鋁，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反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，氫氧化鈉與足量的CO2反應生成碳酸氫鈉，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生成硫酸鋁和水，將硫酸鋁溶液轉移至蒸發皿中，配制飽和硫酸銨溶液，加入蒸發皿中，蒸發至表面出現晶膜，降溫結晶，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，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。