Question

20．高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用如图流程制取高纯度氧化铝：

根据如图流程图填空：
（1）“除杂”操作是先加入过氧化氢充分反应后，再用氨水调节溶液的pH，使硫酸铵溶液中的少量Fe²⁺氧化为Fe³⁺并进一步转化为Fe（OH）₃从而除去Fe²⁺，则Fe²⁺酸性条件下氧化为Fe³⁺的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（2）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是抑制Al³⁺水解．
（3）“分离”操作的名称是C（填字母代号）．
A．蒸馏      B．分液       C．过滤
（4）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，铵明矾属于纯净物（填“纯净物”或“混合物”）在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，浓度最大的离子是SO₄^2-．
（5）热分解中发生如下反应6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，当生成1mol Al₂O₃时转移电子物质的量为4mol
（6）往含0.1mol铵明矾稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，反应的总离子方程式为：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O．

Answer 1

分析 由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入氨水调节溶液PH值，Fe³⁺使转化为Fe（OH）₃，过滤后滤液主要含硫酸铵，再将硫酸铵和硫酸铝溶液混合反应，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等最终得到硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体热分解得到氧化铝，
（1）H₂O₂溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子在氨水存在的条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀；
（2）铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝；
（3）将晶体与溶液分离的操作是过滤；
（4）根据题中所给的化学式，利用铵根和铝离子水解进行解答即可；
（5）6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，反应中氮元素化合价-3价变化为0价，硫元素化合价+6价变化为+4价，生成3molAl₂O₃ 电子转移12e-；
（6）往含0.1mol铵明矾稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，按照1：3反应，铵根离子结合一个氢氧根离子生成氨气和水，硫酸根离子结合2个钡离子生成硫酸钡沉淀，一个铝离子结合4个氢氧根离子生成偏铝酸盐和水，氢氧根离子剩余．

解答 解：（1）H₂O₂溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，则Fe²⁺酸性条件下氧化为Fe³⁺的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）由于铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制了铝离子的水解，
故答案为：抑制Al³⁺水解；
（3）通过过滤，将硫酸铝晶体从溶液中分离，所以C正确，
故选C；
（4）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，是一种物质组成的为纯净物，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，未水解前，c（Al³⁺）=c（NH₄⁺）=0.1mol/L，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，故水解后浓度均小于0.1mol/L，c（SO₄^2-）=0.2mol/L，浓度最大的离子是
SO₄^2-，
故答案为：SO₄^2-；
（5）6NH₄Al（SO₄）₂═3Al₂O₃+2NH₃↑+2N₂↑+6SO₂↑+6SO₃↑+9H₂O，反应中氮元素化合价-3价变化为0价，硫元素化合价+6价变化为+4价，生成3molAl₂O₃ 电子转移12e-，当生成1mol Al₂O₃时转移电子物质的量为4mol，
故答案为：4；
（6）往含0.1mol铵明矾稀溶液中逐滴加入含0.3mol Ba（OH）₂的稀溶液，按照1：3反应，铵根离子结合一个氢氧根离子生成一水合氨，硫酸根离子结合2个钡离子生成硫酸钡沉淀，一个铝离子结合4个氢氧根离子生成偏铝酸钡和水，氢氧根离子剩余，反应的离子方程式为：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O，
故答案为：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-═NH₃•H₂O+AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O．

点评 本题考查工艺流程、离子检验、盐类水解、对条件的控制选择、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．