Question

（2012?南京模拟）以Al（OH）₃、H₂SO₄、工业（NH₄）₂SO₄（含FeSO₄）为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．在（NH₄）₂SO₄溶液中，存在NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，该反应的平衡常数表达式为K=

K=

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

．
（2）NH₄Al（SO₄）₂溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为

NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄

．

（3）固体NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O在加热时，固体残留率随温度的变化如上图所示．633℃时剩余固体的成分化学式为

Al₂（SO₄）₃

．
（4）综上分析，流程图中M的主要成分的化学式为

NH₃、H₂O、SO₃

，M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是

浓硫酸或水

．

Answer 1

分析：（1）、硫酸铵中含有硫酸亚铁，亚铁离子被双氧水氧化成铁离子2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；根据化学平衡常数表达式写出该反应的平衡常数的表达式；
（2）、NH₄Al（SO₄）₂溶液与过量NaOH溶液反应生成氨气和偏铝酸钠，NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄；
（3）、633℃时剩余固体质量分数是反应前的37.75%，根据硫酸铝铵晶体分解情况分析，得出化学式；
（3）、633℃时剩余固体质量分数是反应前的37.75%，根据硫酸铝铵晶体分解情况分析，得出化学式；
（4）、M的主要成分的化学式是NH₃、H₂O、SO₃ ；可以用水或者浓硫酸吸收生成硫酸铵，以便重复利用．

解答：解：（1）、亚铁离子被氧化双氧水成铁离子，根据化合价升降相等配平方程式，离子方程式是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；根据化学反应平衡常数表达式，写成该反应的平衡常数表达式，该反应的平衡常数表达式为K=

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

；
故答案是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；

c(H+)?c(NH3?H2O)

c(NH4+)

；
（2）、NH₄Al（SO₄）₂溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为：NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄
故答案是：NH₄Al（SO₄）₂+5NaOH

△   .

NH₃↑+3H₂O+NaAlO₂+2Na₂SO₄；
（3）、假设有1mol硫酸铝铵晶体，摩尔质量是453g/mol，质量是453g，最后得到的是氧化铝，硫酸铝铵晶体加热过程中会分解，分别生成了水、氨气、三氧化硫；
当结晶水完全失去时，剩余固体与原始固体的质量百分比是：

18×12

453

×100%≈52.32%，大于这个值，说明结晶水没有完全失去；
当温度继续升高，硫酸铝铵中的硫酸铵开始分解生成氨气和三氧化硫，硫酸铵完全分解时，剩余物为硫酸铝，剩余固体与原始固体的质量百分比是：

171

453

×100%≈37.75%；当比值大于37.75%时，硫酸铵没有完全分解，当等于这个比值，说明硫酸铵恰好分解完全，小于这个比值，硫酸铝开始分解；故B点剩余固体是硫酸铝；
故答案是：Al₂（SO₄）₃
（4）、综上分析，流程图中M的主要成分的化学式为NH₃、H₂O、SO₃ ；可以用水或者浓硫酸吸收生成硫酸铵重复使用；
故答案是：NH₃、H₂O、SO₃ ； 浓硫酸或水．

点评：本题考查了以Al（OH）₃、H₂SO₄、工业（NH₄）₂SO₄（含FeSO₄）为原料制备透明氧化铝陶瓷的方法，关键提分析、理解题中信息，根据所学化学知识完成，本题难度中等．