Question

【題目】氧化鋁陶瓷常用于厚膜集成電路，制備氧化鋁陶瓷的工藝流程如圖所示，回答下列問題。

（1）“氧化”步驟發生的離子方程式為：________， 使用雙氧水作氧化劑優點為：______________。

（2）“熱分解”得到的產物除了氧化鋁外，還有 NH3、N2、SO2、SO3、H2O 生成，則氧化 產物和還原產物的物質的量之比為______________。

（3）銨明礬晶體的化學式為NH4Al(SO4)2·12H2O，“熱分解”步驟中，其各溫度段內受熱“失

重計算值（ 失重計算值（%））如表所示：

溫度區間（℃）	18→190	190→430	430→505	505→900
失重計算值（%）	39.20	7.80	13.00	26.00

通過上述數據經粗略計算可判斷，在______________溫度區間銨明礬基本上失去了全部結晶水。

（4）“結晶”步驟中常采用的操作是_____

（5）該流程中常使用過量的工業硫酸銨，利用硫酸銨水解使溶液顯酸性抑制硫酸鋁水解， 這樣做的目的是：______________。

（6）通常認為金屬離子濃度等于 1×10－5mol/L 即可認為沉淀完全，試計算常溫下“中和”步 驟中需要調節溶液 pH＝______________（保留一位小數，已知：Ksp[Fe(OH)3 ]=8.0×10－38， lg5=0.7）。

Answer 1

【答案】2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O 不引入雜質、不污染環境 1:3 190→430 蒸發濃縮、冷卻結晶 提高硫酸鋁的利用率 3.3

【解析】

根據流程圖分析知，工業硫酸銨溶于水后，用雙氧水氧化，其中硫酸亞鐵雜質被氧化生成硫酸鐵，加入稀氨水中和后生成氫氧化鐵沉淀，濾渣為氫氧化鐵；濾液為硫酸鋁銨溶液，濃縮后降溫結晶得到硫酸鋁銨晶體，加熱分解后得到產品，據此分析解答。

（1）亞鐵離子被雙氧水氧化生成鐵離子，離子方程式為：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O；由反應產物知，使用雙氧水作氧化劑優點為：不引入雜質、不污染環境，故答案為：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O；不引入雜質、不污染環境；

（2）根據元素化合價變化分析，N2中N元素由反應物中-3價升高為0價，為氧化產物，SO2中S元素由反應物中的+6價降低為+4價，為還原產物，設氧化產物為xmol，還原產物為ymol，根據得失電子守恒得，xmol×3×2=ymol×(6-4)，則，故答案為：1:3；

（3）根據明礬晶體中水的質量分數，則在190→430溫度區間銨明礬基本上失去全部結晶水，故答案為：190→430；

（4）溫度過高，晶體易分解，所以“結晶”步驟中常采用的操作是蒸發濃縮、冷卻結晶，故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；

（5）該流程中常使用過量的工業硫酸銨，利用硫酸銨水解使溶液顯酸性抑制硫酸鋁水解， 這樣做的目的是：提高硫酸鋁的利用率，故答案為：提高硫酸鋁的利用率；

（6）Ksp[Fe(OH)3 ]==8.0×10－38，則，，p H=-lgc(H+)=4-lg5=3.3，故答案為：3.3。