Question

（2012?南京模擬）以Al（OH）₃、H₂SO₄、工業(yè)（NH₄）₂SO₄（含F(xiàn)eSO₄）為原料制備透明氧化鋁陶瓷的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）氧化步驟中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．在（NH₄）₂SO₄溶液中，存在NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

K=

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

．
（2）NH₄Al（SO₄）₂溶液與過量NaOH溶液混合加熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄

．

（3）固體NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O在加熱時(shí)，固體殘留率隨溫度的變化如上圖所示．633℃時(shí)剩余固體的成分化學(xué)式為

Al₂（SO₄）₃

．
（4）綜上分析，流程圖中M的主要成分的化學(xué)式為

NH₃、H₂O、SO₃

，M可用一種物質(zhì)吸收以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，該物質(zhì)的名稱是

濃硫酸或水

．

Answer 1

分析：（1）、硫酸銨中含有硫酸亞鐵，亞鐵離子被雙氧水氧化成鐵離子2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式；
（2）、NH₄Al（SO₄）₂溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)生成氨氣和偏鋁酸鈉，NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄；
（3）、633℃時(shí)剩余固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)是反應(yīng)前的37.75%，根據(jù)硫酸鋁銨晶體分解情況分析，得出化學(xué)式；
（3）、633℃時(shí)剩余固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)是反應(yīng)前的37.75%，根據(jù)硫酸鋁銨晶體分解情況分析，得出化學(xué)式；
（4）、M的主要成分的化學(xué)式是NH₃、H₂O、SO₃ ；可以用水或者濃硫酸吸收生成硫酸銨，以便重復(fù)利用．

解答：解：（1）、亞鐵離子被氧化雙氧水成鐵離子，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平方程式，離子方程式是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式，寫成該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

；
故答案是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

；
（2）、NH₄Al（SO₄）₂溶液與過量NaOH溶液混合加熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄
故答案是：NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄；
（3）、假設(shè)有1mol硫酸鋁銨晶體，摩爾質(zhì)量是453g/mol，質(zhì)量是453g，最后得到的是氧化鋁，硫酸鋁銨晶體加熱過程中會(huì)分解，分別生成了水、氨氣、三氧化硫；
當(dāng)結(jié)晶水完全失去時(shí)，剩余固體與原始固體的質(zhì)量百分比是：

18×12

453

×100%≈52.32%，大于這個(gè)值，說明結(jié)晶水沒有完全失去；
當(dāng)溫度繼續(xù)升高，硫酸鋁銨中的硫酸銨開始分解生成氨氣和三氧化硫，硫酸銨完全分解時(shí)，剩余物為硫酸鋁，剩余固體與原始固體的質(zhì)量百分比是：

171

453

×100%≈37.75%；當(dāng)比值大于37.75%時(shí)，硫酸銨沒有完全分解，當(dāng)?shù)扔谶@個(gè)比值，說明硫酸銨恰好分解完全，小于這個(gè)比值，硫酸鋁開始分解；故B點(diǎn)剩余固體是硫酸鋁；
故答案是：Al₂（SO₄）₃
（4）、綜上分析，流程圖中M的主要成分的化學(xué)式為NH₃、H₂O、SO₃ ；可以用水或者濃硫酸吸收生成硫酸銨重復(fù)使用；
故答案是：NH₃、H₂O、SO₃ ； 濃硫酸或水．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了以Al（OH）₃、H₂SO₄、工業(yè)（NH₄）₂SO₄（含F(xiàn)eSO₄）為原料制備透明氧化鋁陶瓷的方法，關(guān)鍵提分析、理解題中信息，根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)完成，本題難度中等．