Question

（13分）高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组研究用以下流程制取高纯度氧化铝：

根据上述流程图填空：

（1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。请写出在除去Fe2+离子的过程中，发生的主要反应的离子方程式 。

（2）通常条件下Ksp〔Fe(OH)3〕＝4.0×10—38，除杂后溶液中c(Fe3+)约为 。

（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是 。

（4）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）。母液不能蒸干的原因是 。

（5）“分离”操作的名称是 （填字母代号）。

A．蒸馏 B．分液 C．过滤

（6）铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)2·12H2O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，离子浓度最大的离子是 ，离子浓度最小的离子是 。

 

Answer 1

（13分） （1） 2Fe2+＋H2O2＋4NH3·H2O＝2Fe(OH)3↓＋4NH4+

（2）4×10—20mol/L（3分）。（3）抑制（防止）Al3+水解。（2分）

（4）防止晶体失去结晶水，避免可溶性杂质结晶析出（2分，答对1点给1分）。

（5）C（1分）。（6）SO42—，OH—。（共2分，各1分）

【解析】

试题分析：（1）H2O2 可以把Fe2+氧化为Fe3+，然后加入氨水，就会形成Fe(OH)3沉淀而过滤除去，反应的离子方程式是2Fe2+＋H2O2＋4NH3·H2O＝2Fe(OH)3↓＋4NH4+；（2）pH=8.0，则c(OH—)=10-6mol/L，在通常条件下Ksp〔Fe(OH)3〕＝c(Fe3+)·c3(OH—)=4.0×10—38，所以c(Fe3+)= Ksp〔Fe(OH)3〕÷c3(OH—)= 4.0×10—38÷10-18=4×10—20mol/L；（3）硫酸铝是强酸弱碱盐，水解产生氢氧化铝胶体和硫酸，加入硫酸就可以抑制盐电离产生的Al3+的水解；（4）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）。母液不能蒸干是因为蒸干容易使晶体失去结晶水，这样还避免可溶性杂质结晶析出；（5）把晶体从混合物中“分离”操作的名称是过滤；（6）铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)2·12H2O，在0.1mol/L在铵明矾的水溶液中，根据物料守恒可知离子浓度最大的离子是SO42—，由于该盐是强酸弱碱盐，NH4+、Al3+水解消耗水电离产生的OH-，使溶液显酸性，所以离子浓度最小的离子是OH—。

考点：考查物质制取的知识，包括反应条件的选择、离子方程式的书写、溶度积常数的应用、盐的水解、离子浓度的大小比较的知识。