Question

硫酸鋁銨常用于水的凈化以及工業(yè)水的處理．硫酸鋁銨是白色透明結(jié)晶硬塊，易溶于熱水，水溶液呈酸性；隨溫度升高、脫去結(jié)晶水，產(chǎn)生晶變．工業(yè)用鋁土礦（主要成分Al₂O₃、少量SiO₂、Fe₂O₃、MgO等）為原料制取硫酸鋁銨的工藝流程示意圖如下：

部分氫氧化物沉淀的pH如下表：

沉淀物	Al（OH）3	Fe （OH）3	Mg （OH）2
開始沉淀pH	3.8	2.7	9.4
完全沉淀pH	5.2	3.2	12.4

請(qǐng)回答下列問題：
（1）步驟③中調(diào)節(jié)pH使Fe （OH）₃沉淀完全，檢驗(yàn)Fe³⁺是否沉淀完全的操作：取少量溶液C于試管中，

 

．
（2）若X為NaOH，步驟④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）硫酸鋁銨水溶液呈酸性的原因是

 

、

 

 （用離子方程式表示）．濃度均為0.1mol/L  硫酸鋁和硫酸鋁銨兩種水溶液，c（Al³⁺） 較大的是

 

 （填“硫酸鋁銨”或“硫酸鋁”）溶液．
（4）步驟⑥中，要求溫度控制在90-100℃之間至硫酸銨全部溶解，其原因是

 

．
（5）步驟⑦的操作方法包括

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：制備硫酸鋁銨的流程為：鋁土礦（主要成分Al₂O₃、少量SiO₂、Fe₂O₃、MgO等）粉碎后與硫酸反應(yīng)得到濁液，過濾后得到不溶于二氧化硅和易溶物濾液B，濾液B中含有鐵離子、鋁離子、鎂離子，通過調(diào)節(jié)溶液的pH生成氫氧化鐵沉淀鐵離子，同時(shí)得到濾液C，然后向?yàn)V液C中加入適量堿液調(diào)節(jié)pH使鋁離子轉(zhuǎn)化成固體D氫氧化鋁，向氫氧化鋁中加熱過量硫酸生成硫酸鋁溶液F，向溶液F中加入硫酸銨得到硫酸鋁、硫酸銨的混合液，然后通過冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥操作獲得硫酸鋁銨晶體，
（1）根據(jù)檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法完成；
（2）鋁離子生成氫氧化鋁沉淀的離子方程式；
（3）鋁離子、銨離子水解使溶液顯示酸性；根據(jù)銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解；
（4）根據(jù)題中信息“易溶于熱水，隨溫度升高、脫去結(jié)晶水，產(chǎn)生晶變”進(jìn)行分析；
（5）從濾液G制取硫酸鋁銨的操作有冷卻，結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

解答： 解：根據(jù)圖示可知，制備硫酸鋁銨的流程為：鋁土礦（主要成分Al₂O₃、少量SiO₂、Fe₂O₃、MgO等）粉碎后與硫酸反應(yīng)得到濁液，過濾后得到不溶于二氧化硅和易溶物濾液B，濾液B中含有鐵離子、鋁離子、鎂離子，通過調(diào)節(jié)溶液的pH生成氫氧化鐵沉淀鐵離子，同時(shí)得到濾液C，然后向?yàn)V液C中加入適量堿液調(diào)節(jié)pH使鋁離子轉(zhuǎn)化成固體D氫氧化鋁，向氫氧化鋁中加熱過量硫酸生成硫酸鋁溶液F，向溶液F中加入硫酸銨得到硫酸鋁、硫酸銨的混合液，然后通過冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥操作獲得硫酸鋁銨晶體，
（1）檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子是否沉淀完全的方法是：取少量溶液C于試管中，加入2～3滴KSCN溶液，若溶液變成紅色，說明Fe3+未沉淀完全；若溶液不變色，說明Fe³⁺已沉淀完全，
故答案為：加入2～3滴KSCN溶液，若溶液變成紅色，說明Fe3+未沉淀完全；若溶液不變色，說明Fe³⁺已沉淀完全；
 （2）溶液中鋁離子與氫氧根離子生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺﹢3OH^-=Al（OH）₃↓，
故答案為：Al³⁺﹢3OH^-=Al（OH）₃↓；
（3）加入硫酸溶液，鋁離子、銨離子水解，使溶液顯示酸性，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺﹢3H₂O?Al （OH）₃﹢3H⁺； NH⁴⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；根據(jù)銨離子水解使溶液顯示酸性，硫酸鋁銨溶液中氫離子濃度大于硫酸鋁溶液的，氫離子抑制了鋁離子的水解，所以硫酸鋁銨溶液中鋁離子濃度較大，
故答案為：Al³⁺﹢3H₂O?Al（OH）₃﹢3H⁺； NH⁴⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺； 硫酸鋁銨；
（4）由于硫酸鋁銨“易溶于熱水，隨溫度升高、脫去結(jié)晶水，產(chǎn)生晶變”，所以溫度控制在90-100℃之間，
故答案為：因?yàn)榱蛩徜X銨易溶于熱水，有利于生成；隨溫度升高、脫去結(jié)晶水，產(chǎn)生晶變；
（5）根據(jù)題中圖示，從濾液G制取硫酸鋁銨，需要經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥操作，
故答案為：冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了硫酸鋁銨的制備及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則，明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法、鹽的水解原理及其應(yīng)用方法，試題側(cè)重考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>