Question

高純度氧化鋁有廣泛的用途，某研究小組研究用以下流程制取高純度氧化鋁：

根據(jù)上述流程圖回答下列問題：
（1）“除雜”操作是加入過氧化氫后，用氨水調節(jié)溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe²⁺．寫出在除去Fe²⁺離子的過程中，發(fā)生的主要反應的離子方程式：

 

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（2）檢驗上述流程中“過濾”后雜質是否除盡的實驗方法是

 

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（3）配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的目的是

 

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（4）“結晶”這步操作中，母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層晶體即停止加熱，然后冷卻結晶，得到銨明礬晶體（含結晶水）．母液不能蒸干的原因是

 

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（5）銨明礬晶體的化學式為NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，離子濃度最大的離子是

 

，離子濃度最小的離子是

 

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Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

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(jié)溶液PH值，F(xiàn)e³⁺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(jīng)蒸發(fā)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）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(jié)溶液PH值，F(xiàn)e³⁺使轉化為Fe（OH）₃，過濾后的濾液中可能含有Fe³⁺，用KSCN溶液檢驗是否含有Fe³⁺；
（3）鋁離子在溶液中能夠發(fā)生水解生成氫氧化鋁；
（4）蒸干會析出可溶性雜質的析出，且Al³⁺水解程度增大；
（5）根據(jù)題中所給的化學式，利用銨根和鋁離子水解進行解答即可．

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，鐵離子在氨水存在的條件下生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，反應的離子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+4NH₃?H₂O=2Fe（OH）₃↓+4NH₄⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4NH₃?H₂O=2Fe（OH）₃↓+4NH₄⁺；
（2）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(jié)溶液PH值，F(xiàn)e³⁺使轉化為Fe（OH）₃，過濾后的濾液中可能含有Fe³⁺，取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質已除盡，
故答案為：取少許濾液于試管中，加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則雜質已除盡；
（3）由于鋁離子在溶液中能夠發(fā)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；
（4）由于蒸干會析出可溶性雜質的析出，且Al³⁺水解程度增大，所以母液不能蒸干，故答案為：減少可溶性雜質的析出及Al³⁺水解；
（5）銨明礬晶體的化學式為NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，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，0.2＞0.1，故答案為：SO₄^2-；OH^-．

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．