Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦（主要成分A12O3另含少量的SiO2、Fe2O3等）是工業(yè)上制鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取銨明礬晶體[NH4Al（SO4）2·12H2O]的工藝流程如下圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）為提高鋁土礦與鹽酸的反應(yīng)速率，可采取的措施有______________________________（寫兩條）。

（2）固體a的主要成分為__________________（寫化學(xué)式）。

（3）II中燒堿過量的原因是________________________________________。

（4）寫出III中主要反應(yīng)的離子方程式__________________________________________。

（5）制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為_________________________________________；由銨明礬溶液制取銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為（填操作名稱）______________________、____________、過濾、洗滌。

（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明銨明礬溶液中含有NH4+_______________________________________。

Answer 1

【答案】 加熱、增加鹽酸濃度、將鋁土礦粉碎等 SiO2 使Al3+全部轉(zhuǎn)化為AlO2－ AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH） 3↓＋HCO3－ Al2O3＋4H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2＋3H2O或Al2（SO4）3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 取少許銨明礬溶液于一支潔凈的試管中，再加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，如果產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明銨明礬溶液中含有NH4+

【解析】鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a為SiO2，加入過量的氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和氫氧化鐵沉淀，即b是氫氧化鐵。通入足量CO2生成Al（OH）3沉淀，濾液c是碳酸氫鈉；氫氧化鋁分解生成氧化鋁，即V是氧化鋁，與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，通入氨氣生成銨明礬溶液，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等。則

（1）根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響可知為提高鋁土礦與鹽酸的反應(yīng)速率，可采取的措施有加熱、增加鹽酸濃度、將鋁土礦粉碎等。（2）根據(jù)以上分析可知固體a的主要成分為SiO2。（3）根據(jù)以上分析可知II中燒堿過量的原因是使Al3+全部轉(zhuǎn)化為AlO2－。（4）根據(jù)以上分析可知III中主要反應(yīng)的離子方程式為AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH）3↓＋HCO3－。（5）根據(jù)原子守恒可知制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為Al2（SO4）3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2；根據(jù)以上分析可知由銨明礬溶液制取銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。（6）銨根能與強(qiáng)堿反應(yīng)產(chǎn)生堿性氣體氨氣，因此檢驗(yàn)銨明礬溶液中含有NH4+的實(shí)驗(yàn)操作為取少許銨明礬溶液于一支潔凈的試管中，再加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，如果產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明銨明礬溶液中含有NH4+。