Question

【题目】硝酸铝广泛应用在显像管生产，稀土的提炼等，工业上具体流程如下：

已知：①硝酸铝白色透明结晶。易溶于水和乙醇，极微溶于丙酮，几乎不溶于乙酸乙酯。

②熔点73℃，在135℃时分解。

③硝酸和铝反应的还原产物分布如图1。

某兴趣小组在实验室制取硝酸铝，请回答：

（1）从工业生产角度考虑稀硝酸的最佳浓度范围为________ mol·L－1。反应2中的离子方程式____________。

（2）下列说法合理的是________。

A 反应1中加入的NaOH溶液，除油污和氧化膜，所以要足量

B 没有真空，也可在水浴条件下蒸发，防止Al(NO3)3的分解

C Al（NO3）3·9H2O干燥时，可放在如图2的干燥器中，隔板下放上浓硫酸吸水，由于吸附力较大，要用力垂直拉开玻璃盖

D 制取后的Al(NO3)3必须密封保存

（3）Al(NO3)3·9H2O也可以和SOCl2反应，除了生成Al(NO3)3，其它产物都是酸性气体，有关的方程式是______________；

（4）由铝制备Al(NO3)3的装置如图3：

①通入水蒸气的作用是提高温度和________。

②e中很难除尽尾气，理由是_______________， Al(NO3)3·9H2O晶体吸附HNO3，合适的洗涤剂是________。

③有人认为C的冷凝管是多余的，他提供的理由可能是___________。

Answer 1

【答案】8～8.5 4Al＋18H＋＋6NO3-=4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O D Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑ 搅拌 由于HNO3在反应过程中浓度不断变化，NO和NO2物质的量之比不一定是1∶1 冷水 通入的水蒸气，冷凝回流会使浓度迅速下降，反应速率迅速变小

【解析】

（1）在反应过程中，反应产生的环境污染气体为NO、NO2、N2O，为减少对环境的污染，从反应方程式NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2，确定NO、NO2的体积关系，从而在图中找到稀硝酸的最佳浓度范围。对应的反应2中，确定NO、NO2的体积关系，也就确定了物质的量关系，从而确定还原产物及相对关系，也就能写出反应的离子方程式。

（2）A.NaOH溶液，既能去除油污和氧化膜，也会与Al反应；

B.没有真空，也可在水浴条件下蒸发，但在防止Al(NO3)3分解的同时，也要防止水解反应的发生；

C.干燥器隔板下一般放硅胶吸水，浓硫酸吸水能力太强，会导致晶体失去所有的结晶水；

D.制取后的Al(NO3)3易吸水，必须密封保存。

（3）此反应实际是水和SOCl2反应，从化合价考虑，只能生成SO2和HCl。

（4）①通入水蒸气，不仅提高温度还起到增大铝与稀硝酸接触面积的作用；

②NO和NO2的物质的量之比不一定是1∶1。

Al(NO3)3·9H2O晶体吸附HNO3，不用有机物，有机物不能除去吸附的HNO3。

③从分析冷凝管是多余的方向考虑，通入的水蒸气，冷凝回流会使浓度迅速下降。

（1）从硝酸和铝反应的还原产物分布图来看，在8～8.5 mo l·L－1时，NO∶NO2＝1∶1，最容易被NaOH吸收，对应的方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2。对应的反应2的离子方程式是4Al＋18H＋＋6NO==4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O。答案为：8～8.5；4Al＋18H＋＋6NO3-=4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O；

（2）A.NaOH溶液，除油污和氧化膜，也要和Al反应，所以应适量，A不正确；

B.没有真空，也可在水浴条件下蒸发，既要防止Al(NO3)3的分解，也要防止发生水解，B不正确；

C.干燥器隔板下一般放硅胶吸水，打开时，要用力平推玻璃盖，C不正确；

D.制取后的Al(NO3)3必须密封保存，防水解，D正确。答案为：D；

（3）此反应实际是水和SOCl2反应，从化合价考虑，只能生成SO2和HCl，反应的方程式为Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑。答案为：Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑；

（4）①通入水蒸气，不仅提高温度还起到搅拌作用；答案为：搅拌；

②由于水蒸气通入和反应，HNO3的浓度不断变化，NO和NO2的物质的量之比不是1∶1，很难被NaOH吸收干净；答案为：由于HNO3在反应过程中浓度不断变化，NO和NO2物质的量之比不一定是1∶1；

Al(NO3)3·9H2O晶体吸附HNO3，合适的洗涤剂是冷水，不用有机物，有机物不能除去吸附的HNO3；答案为：冷水；

③从分析冷凝管是多余的方向考虑，通入水蒸气，冷凝回流会使浓度迅速下降，反应速率迅速变小。答案为：通入水蒸气，冷凝回流会使浓度迅速下降，反应速率迅速变小。