Question

【题目】铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

（1）固体a的化学式为________。

（2）写出Ⅱ中加过量的烧碱涉及到的反应离子方程式______________、_____________；Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_________________。

（3）由Ⅲ中得到滤液c的实验操作为__________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)________、冷却结晶、过滤洗涤。

（4）滤液c显________性，日常生活中常用其溶质来________________（任写一点）；

（5）向铵明矾NH4Al(SO4)2中加氢氧化钡使硫酸根离子完全沉淀化学方程式为_____________。

Answer 1

【答案】SiO2Al3+ +4OH-=AlO2—+2H2OFe3+ +3OH-=Fe(OH)3↓AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(OH)3↓过滤蒸发浓缩碱发酵粉2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)2=2BaSO4↓+NH3·H2O+Al(OH)3↓

【解析】

铝土矿用盐酸溶解，Al2O3、Fe2O3与盐酸反应得到AlCl3、FeCl3，SiO2不与盐酸反应，过滤得到固体a为SiO2，滤液中含有AlCl3、FeCl3及剩余的HCl，再加入过量的烧碱，反应得到氢氧化铁沉淀、偏铝酸钠、氯化钠，过滤，红褐色固体b为氢氧化铁，溶液Ⅲ中含有偏铝酸钠、氯化钠及剩余的NaOH，通入过量的二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，过滤，滤液c中含有氯化钠、碳酸氢钠，将沉淀加热分解得到氧化铝，用硫酸溶解得到硫酸铝溶液，再通入氨气，得到铵明矾溶液，最后经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作得到铵明矾晶体。

（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。（2）向含有FeCl3、AlCl3的溶液中加入过量的NaOH溶液，发生的反应得到Fe(OH)3红褐色沉淀和偏铝酸钠溶液；反应的离子方程式为：Fe3＋＋3OH-＝Fe(OH)3↓；Al3＋＋4OH-＝AlO2-+2H2O；再向滤液中通入过量的CO2，得到Al(OH)3白色沉淀和HCO3—，反应的离子方程式是：AlO2—＋CO2＋2H2O=HCO3—＋Al(OH)3↓。（3）流程中I、II、III都存在固体和液体的分离，应用过滤的方法，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。（4）滤液c中含有氯化钠、碳酸氢钠，碳酸氢钠在溶液中水解，溶液显碱性；日常生活中，碳酸氢钠可以做发酵剂和泡沫灭火剂。（5）向铵明矾NH4Al(SO4)2中加氢氧化钡使硫酸根离子完全沉淀，得到硫酸钡沉淀、氢氧化铝沉淀和一水合氨，反应的化学方程式为2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)2=2BaSO4↓+NH3·H2O+Al(OH)3↓。