Question

（15分）NH₄Al(SO₄)₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品，工业上常用铝土矿（主要成分为Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃杂质）生产铵明矾晶体
NH₄Al(SO₄)₂?12H₂O，其工艺流程图如下：

（1）废渣a、b 的成分分别是：_________、_____________。（写名称）
（2）流程图中X的化学式为：_______________。
（3）反应Ⅲ的离子方程式为：_________________________________________；从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为（填操作名称）_________、冷却结晶、过滤洗涤。
（4）过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]在工业生产中有广泛的用途，可以作为氧化剂和漂白剂，广泛地用于蓄电池工业；还用作聚合的引发剂、纤维工业的脱浆剂。在上述的工艺流程中用惰性电极电解X与反应Ⅵ所得物质的混合溶液可以得到过硫酸铵。
写出阳极反应式：________________________                  ____。
（5）反应Ⅶ的化学方程式为：_________________________  _____________；
NH₄HSO₄溶液中离子浓度由大到小顺序为：__________________________  _。
（6）向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，不可能发生的反应是       （填选项字母）

A．4NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2＝2(NH4)2SO4+3BaSO4↓+ Al2 (SO4)3+2Al(OH)3↓

B．2NH4Al(SO4)2+4Ba(OH)2＝(NH4)2SO4+3BaSO4↓+Ba(AlO2)2

C．2NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2＝(NH4)2SO4+3BaSO4↓+2Al(OH)3↓

D．NH4Al(SO4)2+2Ba(OH)2＝NH3·H2O+2BaSO4↓+ Al(OH)3↓

Answer 1

（1）二氧化硅（1分）、氢氧化铁（1分）
（2）H₂SO₄ （1分）  
（3）AlO₂^－＋CO₂＋2H₂O=HCO₃^－＋Al(OH)₃↓（2分）；蒸发浓缩（2分）。
（4）2SO₄^2- - 2e^-=S₂O₈^2-（2分）
（5）(NH₄)₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂（2分）；　
c(H⁺)>c(SO₄^2－)>c(NH₄⁺)>c(OH^－)（2分）
（6） B（2分）

解析试题分析：根据铝土矿的成分和流程图中反应III通入CO₂，可推知X为H₂SO₄，Y为NaOH。
（1）铝土矿加入过量硫酸溶液，得到的废渣a为：二氧化硅；再通入过量的NaOH溶液，Fe₂(SO₄)₃与NaOH反应得到的废渣b为：氢氧化铁。
（2）根据上述分析，流程图中X的化学式为：H₂SO₄
（3）由工艺流程转化可知，反应III为向含有AlO₂^-的的滤液中通入过量CO₂气体，使AlO₂^-完全转化为Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反应生成Al（OH）₃与HCO₃^-，反应离子方程式为AlO₂^－＋CO₂＋2H₂O=HCO₃^－＋Al(OH)₃↓；从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。
（4）根据电解原理阳极失电子发生氧化反应，SO₄²?失电子生成S₂O₈^2-，电极方程式为：2SO₄^2--2e^-═S₂O₈^2-。
（5）由工艺流程转化可知，反应Ⅶ是H₂O与（NH₄）₂S₂O₈反应产生H₂O₂和NH₄HSO₄，反应方程式为（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；NH₄HSO₄溶液中NH₄⁺发生部分水解反应，生成H⁺，所以离子浓度由大到小的顺序为：c(H⁺)>c(SO₄^2－)>c(NH₄⁺)>c(OH^－)。
（6）设NH₄Al（SO₄）₂为2mol，溶液中含有2molNH₄⁺、2molAl³⁺、4molSO₄^2-，Al³⁺完全沉淀时，需要3molBa（OH）₂，此时发生2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，故C项可能；如SO₄^2-完全反应，则需要4molBa（OH）₂，此时发生NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂=NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓，故D项可能；如Al³⁺完全转化为AlO₂^-，则需要5molBa（OH）₂，此时发生2NH₄Al（SO₄）₂+5Ba（OH）₂=2NH₃?H₂O+4BaSO₄↓+Ba（AlO₂）₂+4H₂O，则n(NH₄Al(SO₄)₂)：n(Ba(OH)₂)＜2时，生成产物为（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al（OH）₃，可能含有Al₂（SO₄）₃，故A项可能；n(NH₄Al(SO₄)₂)：n(Ba(OH)₂) =2时，生成产物为NH₃?H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，故B项不可能发生。
考点：本题考查化学流程的分析、基本操作、电解原理、离子浓度比较、化学反应的判断。