Question

【題目】KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉罐( 主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過(guò)程如下圖所示。回答下列問(wèn)題:

(1)請(qǐng)寫出鎵(與鋁同主族的第四周期元素)的原子結(jié)構(gòu)示意圖_________。

(2)為盡量少引入雜質(zhì),試劑①應(yīng)選用______(填標(biāo)號(hào))。理由是______________。

A.HCl溶液 B.H2SO4 溶液 C.氨水 D.NaOH溶液

(3)沉淀B的化學(xué)式為________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是________(用離子方程式表示)。

(4)科學(xué)研究證明NaAlO2 在水溶液中實(shí)際上是Na[Al(OH)4](四羥基合鋁酸鈉)，易拉罐溶解過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

(5)常溫下，等pH的NaAlO2 和NaOH兩份溶液中，由水電離出的c(OH-)前者為后者的108倍，則兩種溶液的pH=__________。

(6)已知室溫下，Kw=10×10-14，Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_________。

Answer 1

【答案】 D 易拉罐中主要成分Al能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，而雜質(zhì)Fe、Mg不能 Al(OH)3 Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+ 2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] +3H2↑ 11 20

【解析】（1）鎵是與鋁同主族的第四周期元素，所以鎵原子序數(shù)是13+18=31，最外層有3個(gè)電子，故原子結(jié)構(gòu)示意圖為：。

（2）易拉罐中主要成分Al能與強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，而雜質(zhì)Fe、Mg只能溶解在強(qiáng)酸性溶液中，可選擇NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的Fe、Mg等雜質(zhì)。

（3）濾液中加入NH4HCO3溶液后，NH4+與AlO2-發(fā)生雙水解：NH4++AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+NH3H2O，AlO2-與HCO3-也不能大量共存：AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-，兩個(gè)反應(yīng)都生成Al(OH)3沉淀。將少量明礬溶于水，因?yàn)?/span>Al3+水解：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，則明礬水溶液顯酸性。

（4）易拉罐溶解過(guò)程中主要發(fā)生Al與NaOH溶液的反應(yīng)生成NaAlO2和氫氣，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，若NaAlO2表示為Na[Al(OH)4]，則上述方程式表示為：2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑。

（5）NaAlO2溶液中水的電離被促進(jìn)，而NaOH溶液中水的電離受抑制。設(shè)兩溶液的pH=a，則NaAlO2溶液中水電離出的c(OH-)=10-(14-a)molL-1，NaOH溶液中水電離出的c(OH-)=c(H+)=10-amolL-1；由已知10-(14-a)÷10-a＝108，解得a＝11。

（6）Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)為：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，平衡常數(shù)K====20。