Question

【題目】某化學興趣小組試利用鎂鋁合金廢料(不含其它雜質)制備硫酸鋁晶體，其實驗流程如圖：

(1)在鎂鋁合金中加入NaOH溶液，發生反應的離子反應方程式為_____，固體B的化學式_____。

(2)操作Ⅱ包含的實驗步驟有：_____、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。

(3)若初始時稱取的鎂鋁合金廢料的質量為7.65 g，得到固體A的質量為3.6 g，硫酸鋁晶體的質量為49.95 g(假設每一步的轉化率均為100%)。計算所得硫酸鋁晶體的化學式為_____。( 在答題卷上寫出計算過程)

(4)另取7.65 g該鎂鋁合金廢料溶于400mL 3mol/L鹽酸后，滴入3mol/LNaOH溶液，使所得沉淀中的Al(OH)3完全溶解，則滴入NaOH溶液的體積最少為_____mL(在答題卷上寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ Al(OH)3 蒸發濃縮 Al2(SO4)318H2O 450

【解析】

向鎂鋁合金中加入足量氫氧化鈉溶液，發生反應：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，鎂不反應，固體A為Mg，采用過濾的方法進行分離，向濾液中通入二氧化碳，使偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀，再通過過濾進行分離，固體B為氫氧化鋁，氫氧化鋁與硫酸反應得到硫酸鋁溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、洗滌、干燥得到硫酸鋁晶體；據此分析。

(1)Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉與氫氣，鎂不反應，反應方程式為：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，由上述分析可知，固體B為Al(OH)3，故答案為：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑；Al(OH)3；

(2)從溶液中獲得晶體，需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作，故答案為：蒸發濃縮；

(3)Al的質量為7.65g－3.6g＝4.05g，其物質的量為＝0.15mol，設硫酸鋁晶體化學式為：Al2(SO4)3nH2O，根據Al元素守恒，硫酸鋁晶體的物質的量為＝0.075mol，故硫酸鋁晶體的相對分子質量為＝666，則54+96×3+18n＝666，解得n＝18，故該硫酸鋁晶體的化學式為：Al2(SO4)318H2O，故答案為：Al2(SO4)318H2O；

(4)Mg的質量為3.6g，其物質的量為0.15mol，Al的質量為4.05g，其物質的量為0.15mol，若該Mg、Al混合物溶于400mL 3mol/L鹽酸后，n(HCl)＝0.4L×3mol/L＝1.2mol，消耗n(HCl)＝2n(Mg)+3n(Al)＝2×0.15mol+3×0.15mol＝0.75mol，剩余HCl為1.2mol－0.75mol＝0.45mol，滴入NaOH溶液，使所得沉淀中無Al(OH)3，則發生H++OH﹣＝H2O，Mg2++2OH﹣＝Mg(OH)2↓、Al3++4OH﹣＝AlO2﹣+2H2O，則需要n(NaOH)＝n(HCl)+2n(Mg)+4n(Al)＝0.45mol+2×0.15mol+4×0.15mol＝1.35mol，V(NaOH)＝＝0.45L＝450mL，故答案為：450。