Question

【題目】納米氧化鋁在陶瓷、電子、生物醫藥等方面有廣泛的用途，它可通過硫酸鋁銨晶體熱分解得到[已知：硫酸鋁銨晶體的化學式為Al2（NH4）2（SO4）424H2O，相對分子質量為906]．制備硫酸鋁銨晶體的實驗流程如下：

（1）H2O2氧化FeSO4的離子方程式為 ．
（2）加入氨水的目的是 ， 其化學反應方程式為 ．
（3）若要保證產品的純度，必須檢驗加入氨水后雜質是否除盡．其實驗操作是：用試管取少量濾液， ， 則說明雜質已除凈．
（4）上述流程中，“分離”所包含的操作依次為：、、過濾、洗滌、干燥；請完成硫酸鋁銨晶體高溫分解的化學方程式：2Al2（NH4）2（SO4）424H2O═ Al2O3+NH3↑+SO3↑+ ．
（5）取4.53g 硫酸鋁銨晶體加熱分解，最終剩余0.51g Al2O3固體．加熱過程中，固體質量隨溫度的變化如圖2所示．請計算確定400℃時（硫酸銨未分解）剩余固體成分的化學式為（H：1 N：14O：16 Al：27 S：32）

Answer 1

【答案】
（1）H2O2+2Fe2++2H+═2 Fe3++2H2O
（2）沉淀雜質Fe3+；Fe2（SO4）3+6NH3?H2O═2Fe（OH）3↓+3（NH4）2SO4
（3）加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色
（4）蒸發濃縮；冷卻結晶；2；4；8；50H2O
（5）（NH4）2Al2（SO4）4?H2O
【解析】解：由工藝流程可知，加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+ ， 加入氨水調節溶液pH值，使Fe3+轉化為Fe（OH）3過濾除去，過濾后濾液主要含硫酸銨，氫氧化鋁與硫酸混合反應生成硫酸鋁溶液，再將硫酸銨和硫酸鋁溶液混合反應，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作，最終得到硫酸鋁銨晶體．
（1.）加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+ ， 反應離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+═2 Fe3++2H2O，所以答案是：H2O2+2Fe2++2H+═2 Fe3++2H2O；
（2.）加入氨水調節溶液pH值，Fe3+使轉化為Fe（OH）3 ， 反應方程式為：Fe2（SO4）3+6NH3H2O═2Fe（OH）3↓+3（NH4）2SO4所以答案是：沉淀雜質Fe3+；Fe2（SO4）3+6NH3H2O═2Fe（OH）3↓+3（NH4）2SO4；
（3.）過濾后的濾液中可能含有Fe3+ ， 取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質已除盡．所以答案是：加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色；
（4.）流程中“分離”是從溶液中獲得晶體，操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等，反應中各元素化合價未變，沒有發生氧化還原反應，根據原子守恒，可知缺項物質為水，配平后反應方程式為：2Al2（NH4）2（SO4）424H2O═2Al2O3+4NH3↑+8SO3↑+50H2O，所以答案是：蒸發濃縮、冷卻結晶；2、4、8、50H2O；
（5.）4.53g硫酸鋁銨晶體的物質的量為 =0.01mol，
4.53g硫酸鋁銨晶體中水的質量為0.01mol×12×18g/mol=2.16g，
加熱400℃時固體質量減少△m=4.53g﹣2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固體中結晶水的物質的量為 =0.005mol．
剩余固體中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O）=0.01mol：0.005mol=2：1，
故400℃時剩余固體成分的化學式為（NH4）2Al2（SO4）4H2O，所以答案是：（NH4）2Al2（SO4）4H2O．