Question

納米氧化鋁在陶瓷材料、電子工業(yè)、生物醫(yī)藥等方面有廣闊的應(yīng)用前景，它可通過硫酸鋁銨晶體熱分解得到．[已知：硫酸鋁銨晶體的傾學(xué)式為（NH₄）Al（SO₄）_n?12H₂O]．制備硫酸鋁銨晶體的實(shí)驗(yàn)流程如圖（1）：

（1）檢驗(yàn)上述流程中“過濾”后雜質(zhì)是否除盡的實(shí)驗(yàn)方法是

取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質(zhì)已除盡

．
（2）上述流程中，“分離”所包含的操作依次為：

蒸發(fā)濃縮

、

冷卻結(jié)晶

、過濾、洗滌、干燥．
（3）硫酸鋁銨水溶液呈酸性的原因是

Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+H⁺、NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺

（用離子方程式表示）．
（4）寫出上述“反應(yīng)Ⅱ”中獲得硫酸鋁銨晶體的化學(xué)方程式

Al₂（SO₄）₃+（NH₄）₂SO₄+24H₂O=2（NH₄）Al（SO₄）₂?12H₂O

．
（5）向硫酸鋁銨溶液中加入氫氧化鋇溶液至A1³⁺剛好沉淀完全，寫出反應(yīng)的離子方程式

2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓

．
（6）取4.53g硫酸鋁銨晶體加熱分解，加熱過程中，固體質(zhì)量隨時(shí)間的變化如圖（2）所示：寫出400℃時(shí)剩余固體成分的化學(xué)式

（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄?H₂O

．

Answer 1

分析：（1）由工藝流程可知，加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH值，F(xiàn)e³⁺使轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，過濾后的濾液中可能含有Fe³⁺，用KSCN溶液檢驗(yàn)是否含有Fe³⁺．
（2）由工藝流程可知，流程中“分離”是從溶液中獲得晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等．
（3）Al³⁺、NH₄⁺水解使溶液呈酸性．
（4）由化學(xué)式可知n=2，硫酸鋁溶液與硫酸銨溶液反應(yīng)生成（NH₄）Al（SO₄）₂?12H₂O．
（5）向硫酸鋁銨溶液中加入氫氧化鋇溶液至A1³⁺剛好沉淀完全，OH^-與Al³⁺反應(yīng)，NH₄⁺不反應(yīng)，反應(yīng)為硫酸鋁與氫氧化鋇（6）計(jì)算晶體中水的質(zhì)量，根據(jù)固體質(zhì)量差，計(jì)算晶體中剩余結(jié)晶水的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算剩余固體中n[（NH₄）Al（SO₄）₂]：n（H₂O），據(jù)此書寫化學(xué)式．

解答：解：（1）由工藝流程可知，加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH值，F(xiàn)e³⁺使轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，過濾后的濾液中可能含有Fe³⁺，取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質(zhì)已除盡．
故答案為：取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質(zhì)已除盡．
（2）由工藝流程可知，流程中“分離”是從溶液中獲得晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等．
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．
（3）溶液中Al³⁺水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+H⁺，NH₄⁺水解NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，使溶液呈酸性．
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+H⁺，NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺．
（4）硫酸鋁溶液與硫酸銨溶液反應(yīng)生成（NH₄）Al（SO₄）₂?12H₂O，
反應(yīng)方程式為Al₂（SO₄）₃+（NH₄）₂SO₄+24H₂O=2（NH₄）Al（SO₄）₂?12H₂O．
故答案為：Al₂（SO₄）₃+（NH₄）₂SO₄+24H₂O=2（NH₄）Al（SO₄）₂?12H₂O．
（5）向硫酸鋁銨溶液中加入氫氧化鋇溶液至A1³⁺剛好沉淀完全，OH^-與Al³⁺反應(yīng)，NH₄⁺不反應(yīng)，反應(yīng)為硫酸鋁與氫氧化鋇，反應(yīng)離子方程式為2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓．
故答案為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓．
（6）取4.53g硫酸鋁銨晶體的物質(zhì)的量為

4.53g

453g/mol

=0.01mol，
4.53g硫酸鋁銨晶體中水的質(zhì)量為0.01mol×12×18g/mol=2.16g，
加熱400℃時(shí)固體質(zhì)量減少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固體中結(jié)晶水的物質(zhì)的量為

2.16g-2.07g

18g/mol

=0.005mol．
剩余固體中n[（NH₄）Al（SO₄）₂]：n（H₂O）=0.01mol：0.005mol=2：1，
故400℃時(shí)剩余固體成分的化學(xué)式為（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄?H₂O．
故答案為：（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄?H₂O．

點(diǎn)評(píng)：考查鎂鋁及其化合物的性質(zhì)，對(duì)工藝流程理解、常用化學(xué)用語、鹽類水解、物質(zhì)的分離提純與離子檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等，綜合性較大，難度較高，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析解決問題的能力．（5）中離子方程式書寫為易錯(cuò)點(diǎn)，注意溶液中有銨根離子和鋁離子，氫氧根先與鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁，然后氫氧根再與銨根離子反應(yīng)，最后溶解氫氧化鋁．