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1.某化學小組試利用廢鋁屑(含雜質鐵)制備硫酸鋁晶體,并對硫酸鋁晶體進行熱重分析,其主要實驗流程如圖1:

(1)向溶液A中通入過量的CO2,發生反應的離子方程式為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑.
(2)操作II所包含的實驗操作的名稱依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥.
(3)若開始時稱取的廢鋁屑的質跫為5.00g,得到固體A的質量為0.95g,硫酸鋁晶體的質量為49.95g(假設每一步的轉化率均為100%),則所得硫酸鋁晶體的化學式為Al2(SO43.18H2O.
(4)取以上制得的硫酸鋁晶體進行熱重分析,其熱分解主要分為三個階段:第一階段失重40.54%,第二階段失重48.65%,第三階段失重84.68%,以后不再失重.其熱分解的曲線如圖2所示.
已知:失重%=$\frac{加熱減少的質量}{原晶體樣品的總質量}$×100%
①失重第一階段反應的化學方程式為Al2(SO43.18H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2(SO43.3H2O+15H2O.
②失重第三階段殘留固體的化學式為Al2(SO43$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑.

分析 向廢鋁屑(含雜質鐵)中加入足量氫氧化鈉溶液,發生反應:2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,鐵不反應,固體A為Fe,采用過濾的方法進行分離,溶液A為NaAlO2溶液,向其中通入二氧化碳,發生反應:NaAlO2+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+NaHCO3,再通過過濾進行分離,固體B為氫氧化鋁,氫氧化鋁與硫酸反應得到硫酸鋁溶液,再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、洗滌、干燥得到硫酸鋁晶體;
(1)Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉;
(2)從溶液中獲得晶體,需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作;
(3)Al的質量為5g-0.95g=4.05g,設硫酸鋁晶體化學式為:Al2(SO43.nH2O,根據Al元素守恒計算硫酸鋁晶體的物質的量,再計算硫酸鋁晶體的相對分子質量,進而計算n的值,確定化學式;
(4)根據(3)中計算可知,晶體中結晶水的質量分數,低溫加熱,首先失去結晶水,高溫下,最終硫酸鋁分解,根據失重%計算判斷各階段分解產物,再書寫化學方程式.

解答 解:(1)Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉與氫氣,鎂不反應,反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑;
故答案為:2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑;
(2)從溶液中獲得晶體,需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作;
故答案為:蒸發濃縮;過濾;
(3)Al的質量為5g-0.95g=4.05g,其物質的量為4.05g÷27g/mol=0.15mol,設硫酸鋁晶體化學式為:Al2(SO43.nH2O,根據Al元素守恒,硫酸鋁晶體的物質的量為0.15mol÷2=0.075mol,故硫酸鋁晶體的相對分子質量為49.95÷0.075=666,則54+96×3+18n=666,解得n=18,故該硫酸鋁晶體的化學式為:Al2(SO43.18H2O;
故答案為:Al2(SO43.18H2O;
(4)晶體中結晶水的含量為$\frac{18×18}{666}$=48.65%,故第二階段完全失去結晶水,得到物質為Al2(SO43,第一階段失去部分結晶水,失去結晶水數目為$\frac{666×40.54%}{18}$=15,故第一階段得到的物質為Al2(SO43.3H2O,反應方程式為:Al2(SO43.18H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2(SO43.3H2O+15H2O;
第三階段剩余物質的相對分子質量為666×(1-84.68%)=102,應是Al2O3,故硫酸鋁反應生成氧化鋁與三氧化硫,反應方程式為:Al2(SO43$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑;
故答案為:Al2(SO43.18H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2(SO43.3H2O+15H2O;Al2(SO43$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑.

點評 本題考查物質的制備實驗,為高頻考點,把握制備實驗流程及物質組成、性質、發生的反應為解答的關鍵,側重分析與實驗、計算能力的考查,題目難度中等.

練習冊系列答案
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③電解總反應的離子方程式是2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-
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