Question

【題目】KAl(SO4)2·12H2O（明礬）是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質）制備明礬的過程如下圖所示。

回答下列問題：

（1）為盡量少引入雜質，試劑①應選用NaOH溶液，若選用H2SO4溶液，其后果是________________________ 。

（2）易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為____________________________；濾液A中的某種離子與NH4+、HCO3-均能反應生成沉淀B，該離子與NH4+反應的離子方程式為_____________________________________________。

（3）明礬與硫磺焙燒時發生反應的化學方程式為：KAl(SO4)2·12H2O+SK2SO4+Al2O3+SO2↑+H2O（未配平），配平后的化學計量數依次為___________________________；每生成67.2L標準狀況下的SO2，轉移電子的物質的量為________；焙燒產生的SO2經催化氧化、吸收等過程可制得硫酸，若SO2催化氧化時的轉化率為96.0%，則理論上用該法生成硫酸時硫元素的總轉化率為__________。

（4）實驗室需要用1mol/L的KAl(SO4)2溶液225ml，用明礬配制用到的玻璃儀器有____________________________________。

Answer 1

【答案】 引入雜質Fe2+、Mg2+ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ AlO2- + NH4+ +2H2O = Al(OH)3↓ + NH3·H2O （或AlO2- + NH4+ +H2O = Al(OH)3↓ + NH3↑） 4、3、2、2、9、48 4 mol 78.5% 燒杯 玻璃棒 250ml容量瓶 膠頭滴管

【解析】（1）易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質），它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發生反應，而Al可以與強堿溶液反應變為NaAlO2進入溶液，而Fe、Mg不能與堿發生反應，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應該用強堿NaOH溶液溶解，若選用H2SO4溶液，Fe、Mg會與H2SO4反應生成Fe2+、Mg2+，其后果是引入雜質Fe2+、Mg2+。

（2）易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑；

從流程圖分析 ，可知沉淀B化學式為Al(OH)3 ，濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+發生鹽的雙水解反應，產生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O，反應的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+= Al(OH)3↓+NH3·H2O。

（3）該反應中，S元素的化合價由0價和+6價變為+4價，所以部分4KAl（SO4）212H2O作氧化劑（6個硫酸根被還原，2個硫酸根保持不變），硫作還原劑，還原劑和氧化劑的物質的量之比為3：3，故化學方程式配平后為：4KAl（SO4）212H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O，則配平后的化學計量數依次為4、3、2、2、9、48 。從化學方程式中可知，反應中共轉移了12 mole-，生成9 mol SO2，故每生成67.2L標準狀況下的SO2，轉移電子的物質的量為（67.2L╳12 mol）÷(22.4 L/mol╳9)=4 mol 。據總反應可知，共有11個S（4KAl（SO4）212H2O+3S）參與反應生成9 SO2，若SO2催化氧化時的轉化率為96.0%，則理論上用該法生成硫酸時硫元素的總轉化率為：9÷11╳96.0%=78.5% 。

（4）實驗室沒有225mL容量瓶，所以選擇250mL容量瓶，操作步驟有計算、稱量、溶解、移液、洗滌移液、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，用玻璃棒攪拌，加速溶解，恢復室溫后轉移到500mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌2-3次，并將洗滌液移入容量瓶中，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，最后定容顛倒搖勻．所以需要的儀器有托盤天平、燒杯、500ml的容量瓶、膠頭滴管、藥匙，配制用到的玻璃儀器有燒杯 玻璃棒 250ml容量瓶 膠頭滴管。