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）來生產銨明礬NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，其工藝流程圖如下．

（1）流程圖中X的電子式

 

，Y為

 

（填化學式）溶液
（2）反應Ⅱ的離子方程式為

 

（3）流程中可以循環(huán)使用的物質的名稱是

 

（4）反應Ⅵ的化學方程式為

 

（5）對銨明礬NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O高溫分解的氣體產物的預測不合理的是

 

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

 

．
（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：制備實驗方案的設計,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）根據反應Ⅱ中通入的是CO₂氣體，可見反應所加X是堿溶液，而不是酸溶液，由工藝流程轉化可知，Y為H₂SO₄，反應Ⅴ生成NH₄HSO₄；
（2）由工藝流程轉化可知，反應Ⅱ為向含有AlO₂^-的反應Ⅰ的濾液中通入過量CO₂氣體，使AlO₂^-完全轉化為Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反應生成Al（OH）₃與HCO₃^-；
（3）由工藝流程轉化可知，Y為H₂SO₄，反應Ⅴ生成NH₄HSO₄，反應Ⅳ中NH₄HSO₄轉化為銨明礬，反應Ⅵ也產生NH₄HSO₄，可見NH₄HSO₄可以在反應中循環(huán)使用；
（4）由工藝流程轉化可知，反應Ⅵ是H₂O與（NH₄）₂S₂O₈反應產生H₂O₂和NH₄HSO₄；
（5）A、生成N₂，N元素化合價升高，生成SO₂，S元素化合價降低，符合氧化還原反應原理，預測合理；B、生成NH₃、SO₃、H₂O，為非氧化還原反應，預測合理；
C、生成SO₂，S元素化合價降低，無元素化合價升高，不符合氧化還原反應原理，預測不合理；
D、既有元素化合價升高，也有元素化合價降低，預測合理；
（6）設制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物質的量都是1 mol，然后依據鋁離子與硫酸根的關系回答即可；
（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↓，同時發(fā)生Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，如OH^-過量，則依次發(fā)生NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可設NH₄Al（SO₄）₂為2mol，根據相關離子的物質的量判斷可能發(fā)生的反應．

解答： 解：（1）根據反應Ⅱ中通入的是CO₂氣體，可見反應所加X是堿溶液，而不是酸溶液，X為NaOH溶液或其他強堿性溶液，氫氧化鈉的電子式為：，由工藝流程轉化可知，Y為H₂SO₄，反應Ⅴ生成NH₄HSO₄，故答案為：；H₂SO₄；
（2）由工藝流程轉化可知，反應Ⅱ為向含有AlO₂^-的反應Ⅰ的濾液中通入過量CO₂氣體，使AlO₂^-完全轉化為Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反應生成Al（OH）₃與HCO₃^-，反應離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-，故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
（3）由工藝流程轉化可知，Y為H₂SO₄，反應Ⅴ生成NH₄HSO₄，反應Ⅳ中NH₄HSO₄轉化為銨明礬，反應Ⅵ也產生NH₄HSO₄，可見NH₄HSO₄可以在反應中循環(huán)使用，故答案為：硫酸氫銨；
（4）由工藝流程轉化可知，反應Ⅵ是H₂O與（NH₄）₂S₂O₈反應產生H₂O₂和NH₄HSO₄，反應方程式為（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；
（5）A、生成N₂，N元素化合價升高，生成SO₂，S元素化合價降低，符合氧化還原反應原理，預測合理；
B、生成NH₃、SO₃、H₂O，為非氧化還原反應，預測合理；
C、生成SO₂，S元素化合價降低，無元素化合價升高，不符合氧化還原反應原理，預測不合理；
D、既有元素化合價升高，也有元素化合價降低，預測合理；
故答案為：C；
（6）設制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物質的量都是1 mol，則Al³⁺共3 mol，SO₄^2-共5 mol，根據Al³⁺和SO₄^2-守恒原理可得，加入Al₂O₃和H₂SO₄的物質的量之比為：

3

2

：5=3：10，故答案為：3：10；
（7）設NH₄Al（SO₄）₂為2mol，溶液中含有2molNH₄⁺、2molAl³⁺、4molSO₄^2-，
Al³⁺完全沉淀時，需要3molBa（OH）₂，此時發(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，則需要4molBa（OH）₂，此時發(fā)生NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂=NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓，故D正確；
如Al³⁺完全轉化為AlO₂^-，則需要5molBa（OH）₂，此時發(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，生成產物為（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al（OH）₃，可能含有Al₂（SO₄）₃，
同理a=2時，生成產物為NH₃?H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，
2＜a＜2.5時，生成產物為（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al₂（SO₄）₃、Al（OH）₃和Ba（AlO₂）₂，
a=2.5時，生成產物為NH₃?H₂O、BaSO₄、Ba（AlO₂）₂、H₂O，
綜上所述可知B錯誤．
故選B．

點評：本題主要考查的是學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、方程式書寫、電解池等，難度中等，需要學生具備閱讀獲取信息能力、綜合運用知識、信息分析問題解決問題能力．