Question

7．NH₄Al（SO₄）₂是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品，工業上常用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量SiO₂、Fe₂O₃雜質）生產銨明礬晶體NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，其工藝流程圖如下：

（1）廢渣a、b 的成分分別是二氧化硅、氫氧化鐵．（寫化學式）
（2）流程圖中X的化學式為H₂SO₄．
（3）反應Ⅲ的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為蒸發濃縮（填操作名稱）、冷卻結晶、過濾洗滌．
（4）反應Ⅶ的化學方程式為（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂．
（5）向硫酸鋁銨溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液，不可能發生的離子反應是AC．（填選項字母）
A．NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+OH^-=BaSO₄↓+NH₃•H₂O
B．2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓
C． Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O
D．NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃•H₂O．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃雜質）鋁土礦的主要成分是氧化鋁，根據題中流程圖可知，在反應Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸鹽，所以為了除去雜質，先在鋁土礦中加入過量的稀硫酸，得廢渣a為SiO₂，濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺，所以X為稀硫酸，再加過量的氫氧化鈉溶液，生成偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鐵沉淀，所以廢渣b為氫氧化鐵，Y為氫氧化鈉，反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和廢液，反應Ⅳ為氫氧化鋁中加上硫酸可以制得Al₂（SO₄）₃，反應Ⅵ中氨氣與硫酸反應生成（NH₄）₂SO₄，反應Ⅴ中（NH₄）₂SO₄轉化為銨明礬，電解硫酸和硫酸銨的混合溶液，在陰極上得氫氣，陽極上得（NH₄）₂S₂O₈，反應ⅤⅡ為（NH₄）₂S₂O₈與水反應生成雙氧水和NH₄HSO₄，據此答題．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃雜質）鋁土礦的主要成分是氧化鋁，根據題中流程圖可知，在反應Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸鹽，所以為了除去雜質，先在鋁土礦中加入過量的稀硫酸，得廢渣a為SiO₂，濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺，所以X為稀硫酸，再加過量的氫氧化鈉溶液，生成偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鐵沉淀，所以廢渣b為氫氧化鐵，Y為氫氧化鈉，反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和廢液，反應Ⅳ為氫氧化鋁中加上硫酸可以制得Al₂（SO₄）₃，反應Ⅵ中氨氣與硫酸反應生成（NH₄）₂SO₄，反應Ⅴ中（NH₄）₂SO₄轉化為銨明礬，電解硫酸和硫酸銨的混合溶液，在陰極上得氫氣，陽極上得（NH₄）₂S₂O₈，反應ⅤⅡ為（NH₄）₂S₂O₈與水反應生成雙氧水和NH₄HSO₄，
（1）根據上面的分析可知，廢渣a為SiO₂，名稱為二氧化硅，廢渣b為氫氧化鐵，
故答案為：二氧化硅；氫氧化鐵；
（2）根據上面的分析可知，流程圖中X為稀硫酸，X的化學式為H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（3）反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應Ⅲ的離子方程式為 AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，銨明礬晶體中有結晶水，溫度過高會使結晶水失去，所以從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；蒸發濃縮；
（4）根據元素守恒和題中信息可知，反應Ⅶ的化學方程式為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；
（5）A．向硫酸鋁銨溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液，當溶液中有氨水產生時，應先有氫氧化鋁沉淀或偏鋁酸根離子，故A不可能；
B．當n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=2：3時，生成產物為NH₃•H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，故B可能；
C． 當溶液中有AlO₂^-時，應有NH₃•H₂O生成，故C不可能；
D．當n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=2時，生成產物為NH₃•H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，故D可能；
故選AC．

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、方程式書寫、電解原理的應用等，難度中等，需要學生具備閱讀獲取信息能力、綜合運用知識、信息分析問題解決問題能力．