Question

【題目】中醫(yī)認為，明礬[KAl（SO4）2·12H2O]具有解毒殺蟲，燥濕止癢，止血止瀉，清熱消痰的功效。實驗室用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質）制取明礬的流程如下圖所示。請回答下列問題：

(1)明礬溶于水后呈________性（填“酸”、“堿”或“中”）；其原因是______（用離子程式表示）。

(2)明礬溶于水后所得的溶液中各離子濃度由大到小的順序是__________。

(3)向明礬溶液中逐滴加Ba（OH）2溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時，溶液的pH_____7（填“>”、“<”、“=”），離子反應總方程式為_________________

(4)為盡量少引入雜質，流程中的“試劑”應選用______________（填標號）。

A.NaCl溶液 B.KOH溶液 C.氨水 D.H2SO4溶液

(5)流程圖中“沉淀”的化學式為_________________。

(6)已知：Kw=l.0×10-14，Al（OH）3AlO2-+H++H2O，K=2.0×10-13：則Al（OH）3與NaOH溶液反應的平衡常數(shù)等于________________

Answer 1

【答案】酸 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ c(SO42-)＞c(K+)＞c(Al3+)＞c(H+)＞c(OH-) ＞ Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O B Al(OH)3 20

【解析】

主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質的廢易拉罐用濃KOH溶解，得到偏鋁酸鉀溶液，并通過過濾除去Fe、Mg等雜質，濾液中通入過量CO2氣體，生成Al(OH)3沉淀，過濾后將沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸鋁溶液，添加K2SO4溶液后蒸發(fā)濃縮并冷卻結晶得到晶體明礬。

(1)Al3+在溶液中能水解，則明礬溶于水后呈酸性，發(fā)生水解反應的離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；

(2) 明礬[KAl(SO4)212H2O]溶于水發(fā)生電離KAl(SO4)2═K++Al3++2SO42-，其中鋁離子要發(fā)生水解Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，使溶液中的鋁離子減少，氫離子增多，所以溶液中各離子的濃度由大到小的順序為c(SO42-)＞c(K+)＞c(Al3+)＞c(H+)＞c(OH-)；

(3) 明礬的電離方程式為：KAl(SO4)2═K++Al3++2SO42-，假設SO42-的物質的量為2mol，則明礬溶液中含有2molSO42-，1molAl3+，向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO42-剛好沉淀完全時，需要2molBa(OH)2，即加入的Ba2+為2mol，OH-為4mol，生成2molBaSO4，1molAl3+與4molOH-反應生成1molAlO2-，反應的離子方程式為Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O，反應后溶液呈堿性，pH＞7；

(4) 根據(jù)鋁能溶解在強酸和強堿性溶液，而鐵和鎂只能溶解在強酸性溶液中的性質差異，可選擇KOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的鐵、鎂等雜質，故答案為B；

(5)由流程分析可知，流程圖中“沉淀”的化學式為Al(OH)3；

(6) 已知：Al(OH)3AlO2-+H++H2O①H2OH++OH-②，①-②可得Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O，則Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數(shù)===20。