Question

20．高純度氧化鋁有廣泛的用途，某研究小組用如圖流程制取高純度氧化鋁：

根據如圖流程圖填空：
（1）“除雜”操作是先加入過氧化氫充分反應后，再用氨水調節溶液的pH，使硫酸銨溶液中的少量Fe²⁺氧化為Fe³⁺并進一步轉化為Fe（OH）₃從而除去Fe²⁺，則Fe²⁺酸性條件下氧化為Fe³⁺的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（2）配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的目的是抑制Al³⁺水解．
（3）“分離”操作的名稱是C（填字母代號）．
A．蒸餾      B．分液       C．過濾
（4）銨明礬晶體的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，銨明礬屬于純凈物（填“純凈物”或“混合物”）在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，濃度最大的離子是SO₄^2-．
（5）熱分解中發生如下反應6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，當生成1mol Al₂O₃時轉移電子物質的量為4mol
（6）往含0.1mol銨明礬稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，反應的總離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O．

Answer 1

分析 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，Fe³⁺使轉化為Fe（OH）₃，過濾后濾液主要含硫酸銨，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、干燥等最終得到硫酸鋁銨晶體，硫酸鋁銨晶體熱分解得到氧化鋁，
（1）H₂O₂溶液具有強氧化性，可以氧化亞鐵離子生成鐵離子，鐵離子在氨水存在的條件下生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；
（2）鋁離子在溶液中能夠發生水解生成氫氧化鋁；
（3）將晶體與溶液分離的操作是過濾；
（4）根據題中所給的化學式，利用銨根和鋁離子水解進行解答即可；
（5）6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，反應中氮元素化合價-3價變化為0價，硫元素化合價+6價變化為+4價，生成3molAl₂O₃ 電子轉移12e-；
（6）往含0.1mol銨明礬稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，按照1：3反應，銨根離子結合一個氫氧根離子生成氨氣和水，硫酸根離子結合2個鋇離子生成硫酸鋇沉淀，一個鋁離子結合4個氫氧根離子生成偏鋁酸鹽和水，氫氧根離子剩余．

解答 解：（1）H₂O₂溶液具有強氧化性，可以氧化亞鐵離子生成鐵離子，則Fe²⁺酸性條件下氧化為Fe³⁺的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）由于鋁離子在溶液中能夠發生水解生成氫氧化鋁，所以加入硫酸酸化，抑制了鋁離子的水解，
故答案為：抑制Al³⁺水解；
（3）通過過濾，將硫酸鋁晶體從溶液中分離，所以C正確，
故選C；
（4）銨明礬晶體的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，是一種物質組成的為純凈物，在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，未水解前，c（Al³⁺）=c（NH₄⁺）=0.1mol/L，由于銨根和鋁離子均水解，水解結合水電離出的氫氧根，故水解后濃度均小于0.1mol/L，c（SO₄^2-）=0.2mol/L，濃度最大的離子是
SO₄^2-，
故答案為：SO₄^2-；
（5）6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，反應中氮元素化合價-3價變化為0價，硫元素化合價+6價變化為+4價，生成3molAl₂O₃ 電子轉移12e-，當生成1mol Al₂O₃時轉移電子物質的量為4mol，
故答案為：4；
（6）往含0.1mol銨明礬稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，按照1：3反應，銨根離子結合一個氫氧根離子生成一水合氨，硫酸根離子結合2個鋇離子生成硫酸鋇沉淀，一個鋁離子結合4個氫氧根離子生成偏鋁酸鋇和水，氫氧根離子剩余，反應的離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O，
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O．

點評 本題考查工藝流程、離子檢驗、鹽類水解、對條件的控制選擇、物質的分離提純等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．