Question

2．高純氧化鋁可用于制高壓鈉燈的陶瓷管．實驗室制取高純氧化鋁的流程如下：

（1）“除雜”操作是加入適量過氧化氫，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe²⁺．檢驗Fe²⁺已除盡的實驗操作是取少量除雜后的濾液，加適量H₂O₂溶液，振蕩，滴加KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明Fe²⁺已除盡．
（2）通常條件下，K_SP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，除雜后溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-20mol/L．
（3）配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的是目的是抑制Al³⁺水解．
（4）“結(jié)晶”操作中，母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層的結(jié)晶為止，冷卻結(jié)晶，得到銨明礬（含結(jié)晶水）．母液不能蒸干的原因是減少可溶性雜質(zhì)的析出及Al³⁺水解．
（5）“分離”操作名稱是c（填字母代號）a．蒸餾     b．分液    c．過濾
（6）測定銨明礬組成的方法是：
a．稱取0.906g銨明礬樣品，高溫灼燒，得Al₂O₃殘留固體0.102g；
b．稱取0.906g銨明礬樣品，用適量蒸餾水溶解，再加入稍過量的BaCl₂溶液，經(jīng)靜置、過濾、洗凈，得BaSO₄0.932g；
c．稱取0.906g樣品，加入足量的NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生氣體依次通過堿石灰和濃硫酸，濃硫酸增重0.0340g．則銨明礬的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．
（7）有同學認為，第（6）問測定銨明礬組成的方法a、b、c三個試驗中，有一個實驗不必實施也能推導出銨明礬的化學式，您認為合理嗎？若合理，請在下列空格寫出不必實施的實驗代號（即填上a、b、c其中的一個）；若不合理，則在下列空格填上“不合理”，你的結(jié)論是a或c．

Answer 1

分析 （1）取樣，加適量H₂O₂溶液，滴加KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明Fe²⁺已除盡；
（2）根據(jù)氫氧化鐵的溶度積及PH=8計算出鐵離子濃度；
（3）鋁離子在溶液中能夠發(fā)生水解生成氫氧化鋁；
（4）蒸干會析出可溶性雜質(zhì)的析出，且Al³⁺水解程度增大；
（5）將晶體與溶液分離的操作是過濾；
（6）根據(jù)題中數(shù)據(jù)，計算出鋁元素質(zhì)量、硫酸根離子質(zhì)量，再根據(jù)總質(zhì)量計算出水的質(zhì)量，最后計算出銨明礬的化學式；
（7）依據(jù)電荷守恒可以計算另一種離子物質(zhì)的量分析．

解答 解：（1）檢驗Fe²⁺是否除盡的實驗操作是：取少量除雜后的濾液，加適量H₂O₂溶液，振蕩，滴加KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明Fe²⁺已除盡，
故答案為：取少量除雜后的濾液，加適量H₂O₂溶液，振蕩，滴加KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明Fe²⁺已除盡；
（2）K_SP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，PH=8，溶液中氫氧根離子濃度為：1×10^-6mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-6}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-20mol/L，
故答案為：4.0×10^-20mol/L；
（3）由于鋁離子在溶液中能夠發(fā)生水解生成氫氧化鋁，所以加入硫酸酸化，抑制了鋁離子的水解，
故答案為：抑制Al³⁺水解；
（4）由于蒸干會析出可溶性雜質(zhì)的析出，且Al³⁺水解程度增大，所以母液不能蒸干，
故答案為：減少可溶性雜質(zhì)的析出及Al³⁺水解；
（5）通過過濾，將硫酸鋁晶體從溶液中分離，所以c正確；
故答案為：c；
（6）a．稱取0.906g銨明礬樣品，高溫灼燒，得Al₂O₃殘留固體0.1020g，氧化鋁的物質(zhì)的量為：$\frac{0.1020}{102}$mol=0.001mol，含有0.002mol鋁離子，質(zhì)量為0.054g
b．稱取0.906g銨明礬樣品，用適量蒸餾水溶解，再加入稍過量的BaCl₂溶液，經(jīng)陳化、過濾、灰化，得BaSO₄0.932g；硫酸鋇的物質(zhì)的量為：$\frac{0.932g}{233g/mol}$=0.004mol，含有硫酸根離子的物質(zhì)的量為0.004mol，質(zhì)量為0.384g，
c．稱取0.906g樣品，加入足量的NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生氣體依次通過堿石灰和濃硫酸，濃硫酸增重0.0340g，濃硫酸增重的質(zhì)量為氨氣質(zhì)量，氨氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.0340}{17}$mol=0.002mol，銨離子的物質(zhì)的量為0.002mol，質(zhì)量為0.036g，
0.906g樣品中，含有水的質(zhì)量為：0.906g-0.054-0.384-0.036=0.432g，水的物質(zhì)的量為：$\frac{0.432g}{18g/mol}$mol=0.024mol，
n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-））：n（H₂O）=0.002：0.002：0.004：0.024=1：1：2：12，
所以銨明礬的化學式：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O；
（7）第（6）問測定銨明礬組成的方法a、b、c三個試驗中，有一個實驗不必實施也能推導出銨明礬的化學式，合理，銨根離子和氯離子只需測定一種，按照電荷守恒計算另一種陽離子的物質(zhì)的量，所以合理，填a或c，
故答案為：a或c．

點評 本題考查工藝流程、離子檢驗、鹽類水解、對條件的控制選擇、物質(zhì)的分離提純等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，題目難度中等．