Question

NH₄Al（SO₄）₂是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品，工業(yè)上常用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃）來(lái)生產(chǎn)銨明礬NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，其工藝流程圖如下．

（1）流程圖中X的電子式

 

，Y為

 

（填化學(xué)式）溶液
（2）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為

 

（3）流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)的名稱是

 

（4）反應(yīng)Ⅵ的化學(xué)方程式為

 

（5）對(duì)銨明礬NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O高溫分解的氣體產(chǎn)物的預(yù)測(cè)不合理的是

 

．
A．NH₃、N₂、SO₂、H₂O       B．NH₃、SO₃、H₂O
C．NH₃、SO₂、H₂O          D．NH₃、N₂、SO₃、SO₂、H₂O
（6）若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過(guò)控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量．若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1：1，則投料時(shí)鋁土礦中Al₂O₃和H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為

 

．
（7）向硫酸鋁銨溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液，不可能發(fā)生的反應(yīng)是

 

．
A．4NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═2（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+Al₂（SO₄）₃+2Al（OH）₃↓
B．2NH₄Al（SO₄）₂+4Ba（OH）₂═（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+Ba（AlO₂）₂
C．2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓
D．NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂═NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),鎂、鋁的重要化合物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)Ⅱ中通入的是CO₂氣體，可見(jiàn)反應(yīng)所加X(jué)是堿溶液，而不是酸溶液，由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，Y為H₂SO₄，反應(yīng)Ⅴ生成NH₄HSO₄；
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，反應(yīng)Ⅱ?yàn)橄蚝�有AlO₂^-的反應(yīng)Ⅰ的濾液中通入過(guò)量CO₂氣體，使AlO₂^-完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反應(yīng)生成Al（OH）₃與HCO₃^-；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，Y為H₂SO₄，反應(yīng)Ⅴ生成NH₄HSO₄，反應(yīng)Ⅳ中NH₄HSO₄轉(zhuǎn)化為銨明礬，反應(yīng)Ⅵ也產(chǎn)生NH₄HSO₄，可見(jiàn)NH₄HSO₄可以在反應(yīng)中循環(huán)使用；
（4）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，反應(yīng)Ⅵ是H₂O與（NH₄）₂S₂O₈反應(yīng)產(chǎn)生H₂O₂和NH₄HSO₄；
（5）A、生成N₂，N元素化合價(jià)升高，生成SO₂，S元素化合價(jià)降低，符合氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)合理；B、生成NH₃、SO₃、H₂O，為非氧化還原反應(yīng)，預(yù)測(cè)合理；
C、生成SO₂，S元素化合價(jià)降低，無(wú)元素化合價(jià)升高，不符合氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)不合理；
D、既有元素化合價(jià)升高，也有元素化合價(jià)降低，預(yù)測(cè)合理；
（6）設(shè)制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物質(zhì)的量都是1 mol，然后依據(jù)鋁離子與硫酸根的關(guān)系回答即可；
（7）向硫酸鋁銨溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液，發(fā)生SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，同時(shí)發(fā)生Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，如OH^-過(guò)量，則依次發(fā)生NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可設(shè)NH₄Al（SO₄）₂為2mol，根據(jù)相關(guān)離子的物質(zhì)的量判斷可能發(fā)生的反應(yīng)．

解答： 解：（1）根據(jù)反應(yīng)Ⅱ中通入的是CO₂氣體，可見(jiàn)反應(yīng)所加X(jué)是堿溶液，而不是酸溶液，X為NaOH溶液或其他強(qiáng)堿性溶液，氫氧化鈉的電子式為：，由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，Y為H₂SO₄，反應(yīng)Ⅴ生成NH₄HSO₄，故答案為：；H₂SO₄；
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，反應(yīng)Ⅱ?yàn)橄蚝�有AlO₂^-的反應(yīng)Ⅰ的濾液中通入過(guò)量CO₂氣體，使AlO₂^-完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反應(yīng)生成Al（OH）₃與HCO₃^-，反應(yīng)離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-，故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，Y為H₂SO₄，反應(yīng)Ⅴ生成NH₄HSO₄，反應(yīng)Ⅳ中NH₄HSO₄轉(zhuǎn)化為銨明礬，反應(yīng)Ⅵ也產(chǎn)生NH₄HSO₄，可見(jiàn)NH₄HSO₄可以在反應(yīng)中循環(huán)使用，故答案為：硫酸氫銨；
（4）由工藝流程轉(zhuǎn)化可知，反應(yīng)Ⅵ是H₂O與（NH₄）₂S₂O₈反應(yīng)產(chǎn)生H₂O₂和NH₄HSO₄，反應(yīng)方程式為（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；
（5）A、生成N₂，N元素化合價(jià)升高，生成SO₂，S元素化合價(jià)降低，符合氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)合理；
B、生成NH₃、SO₃、H₂O，為非氧化還原反應(yīng)，預(yù)測(cè)合理；
C、生成SO₂，S元素化合價(jià)降低，無(wú)元素化合價(jià)升高，不符合氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)不合理；
D、既有元素化合價(jià)升高，也有元素化合價(jià)降低，預(yù)測(cè)合理；
故答案為：C；
（6）設(shè)制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物質(zhì)的量都是1 mol，則Al³⁺共3 mol，SO₄^2-共5 mol，根據(jù)Al³⁺和SO₄^2-守恒原理可得，加入Al₂O₃和H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為：

3

2

：5=3：10，故答案為：3：10；
（7）設(shè)NH₄Al（SO₄）₂為2mol，溶液中含有2molNH₄⁺、2molAl³⁺、4molSO₄^2-，
Al³⁺完全沉淀時(shí)，需要3molBa（OH）₂，此時(shí)發(fā)生2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，故C正確；
如SO₄^2-完全反應(yīng)，則需要4molBa（OH）₂，此時(shí)發(fā)生NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂=NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓，故D正確；
如Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，則需要5molBa（OH）₂，此時(shí)發(fā)生2NH₄Al（SO₄）₂+5Ba（OH）₂=2NH₃?H₂O+4BaSO₄↓+Ba（AlO₂）₂+4H₂O，
則

n[NH4Al(SO42-)]

n[Ba(OH)2]

=a＜2時(shí)，生成產(chǎn)物為（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al（OH）₃，可能含有Al₂（SO₄）₃，
同理a=2時(shí)，生成產(chǎn)物為NH₃?H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，
2＜a＜2.5時(shí)，生成產(chǎn)物為（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al₂（SO₄）₃、Al（OH）₃和Ba（AlO₂）₂，
a=2.5時(shí)，生成產(chǎn)物為NH₃?H₂O、BaSO₄、Ba（AlO₂）₂、H₂O，
綜上所述可知B錯(cuò)誤．
故選B．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查的是學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、方程式書(shū)寫、電解池等，難度中等，需要學(xué)生具備閱讀獲取信息能力、綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力．