Question

【題目】銨明礬（NH4Al（SO4）212H2O）是常見的食品添加劑，用于焙烤食品，可通過硫酸鋁溶液和硫酸銨溶液反應制備。用芒硝（Na2SO410H2O）制備純堿和銨明礬的生產工藝流程圖如圖1：

完成下列填空：

（1）銨明礬溶液呈_________性，它可用于凈水，原因是_______________；向其溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量，可觀察到的現象是__________________。

（2）寫出過程Ⅰ的化學反應方程式_______________。

（3）若省略過程Ⅱ，直接將硫酸鋁溶液加入濾液A中，銨明礬的產率會明顯降低，原因是___________。

（4）已知銨明礬的溶解度隨溫度升高明顯增大．加入硫酸鋁后，經過程III的系列實驗得到銨明礬，該系列的操作是加熱濃縮、___________、過濾洗滌、干燥。

（5）某同學用圖2圖示的裝置探究銨明礬高溫分解后氣體的組成成份。

①夾住止水夾K1，打開止水夾K2，用酒精噴燈充分灼燒。實驗過程中，裝置A和導管中未見紅棕色氣體；試管C中的品紅溶液褪色；在支口處可檢驗到NH3，方法是______________；在裝置A與B之間的T型導管中出現白色固體，該白色固體可能是___________（任填一種物質的化學式）；另分析得出裝置A試管中殘留的白色固體是兩性氧化物，寫出它溶于NaOH溶液的離子方程式_______________。

②該同學通過實驗證明銨明礬高溫分解后氣體的組成成份是NH3、N2、SO3、SO2和H2O，且相同條件下測得生成N2和SO2的體積比是定值，V（N2）：V（SO2）=_____。

Answer 1

【答案】酸性 銨明礬溶液電離出的鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，有吸附作用，故銨明礬能凈水 先產生白色沉淀，后產生有刺激性氣味的氣體，再加入過量的NaOH溶液，白色沉淀逐漸溶解并消失 2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 省略過程Ⅱ，因HCO3-與Al3+的水解相互促進，產生大量氫氧化鋁沉淀，導致銨明礬的產率降低 冷卻結晶 打開K1，用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近支口，出現白煙 （NH4）2SO3 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 1：3

【解析】

碳酸氫銨溶液中加入硫酸鈉，過濾得到濾渣與濾液A，而濾渣焙燒得到碳酸鈉與二氧化碳，可知濾渣為NaHCO3，過程I利用溶解度不同發生復分解反應：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 ，濾液A中含有（NH4）2SO4 及少量HCO3-等，加入硫酸，調節pH使HCO3-轉化二氧化碳與，得到溶液B為（NH4）2SO4 溶液，再加入硫酸鋁得銨明礬；

（1）銨明礬溶液中NH4+、鋁離子水解NH4++H2ONH3·H2O+H+、Al3++3H2OAl（OH）3+3H+，促進水的電離，溶液呈酸性；銨明礬用于凈水的原因是：銨明礬水解得到氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體可以吸附水中懸浮物，達到凈水的目的；向銨明礬溶液中加入氫氧化鈉溶液，首先Al3+與OH-反應生成氫氧化鋁沉淀，接著NH4+與OH-反應生成氨氣，最后加入的過量NaOH溶液溶解氫氧化鋁，現象為：先產生白色沉淀，后產生有刺激性氣味的氣體，再加入過量的NaOH溶液，白色沉淀逐漸溶解并消失。

（2）過程I利用溶解度不同發生復分解反應，反應方程式為：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 。

（3）省略過程Ⅱ，因HCO3-與Al3+的水解相互促進，產生大量氫氧化鋁沉淀，導致銨明礬的產率降低。

（4）由于銨明礬的溶解度隨溫度升高明顯增大，加入硫酸鋁后從溶液中獲得銨明礬的操作是：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌、干燥。

（5）①檢驗氨氣方法為：打開K1，用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近支口，出現白煙；裝置A和導管中未見紅棕色氣體，說明沒有生成氮的氧化物，試管C中的品紅溶液褪色，說明加熱分解有SO2生成，氨氣與二氧化硫、水蒸汽反應可以生成（NH4）2SO3，白色固體可能是（NH4）2SO3；裝置A試管中殘留的白色固體是兩性氧化物，該物質為氧化鋁，氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應離子方程式為：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

②反應中-3價的N化合價升高發生氧化反應生成N2，+6價的S化合價降低發生還原反應生成SO2，根據電子轉移守恒：n（N2）×2×[0﹣（﹣3）]=n（SO2）×（6﹣4），故n（N2）：n（SO2）=1：3，相同條件下氣體體積之比等于其物質的量之比，故V（N2）：V（SO2）=1：3。