Question

【題目】某校化學興趣小組用如圖所示過程除去硫酸鋁中含有的Mg2＋、K＋雜質離子并盡可能減少硫酸鋁的損失。

請回答下列問題：

（1）混合物中加入足量氫氧化鈉溶液時，反應的離子方程式是________________、________________________________。

（2）能否用氨水代替氫氧化鈉溶液____________，其原因是____________________________。

（3）溶液a中存在的離子有________________________，在溶液a中加入稀硫酸時需控制硫酸的量，其原因是__________________________________________，改進方法是__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋4OH－==AlO2-＋2H2O（或Al3＋＋3OH－==Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=== AlO2-＋2H2O） 不能 因為在Al3＋與氨水反應生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能與氨水繼續反應，從而不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開 SO42－、K＋、AlO2-、OH－、Na＋ 因為Al(OH)3能與強酸反應，所以在加入稀硫酸時，需要控制硫酸的量 向溶液a中通入過量的二氧化碳氣體。

【解析】

原硫酸鋁溶液中加入足量的NaOH溶液時發生的反應有Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，所以溶液a中主要成分是NaAlO2、K2SO4、Na2SO4、NaOH。向溶液a中加稀硫酸時先是中和反應，再有Al(OH)3沉淀生成2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2SO4，但要控制加入的稀硫酸的用量，因為Al(OH)3能溶解于硫酸。沉淀c是Al(OH)3，再與稀硫酸反應生成Al2(SO4)3。由此分析。

(1)原硫酸鋁溶液中加入足量氫氧化鈉溶液時發生反應的化學方程式為：Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，再根據離子方程式書寫原則，將化學方程式改寫成離子方程式為：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O [ 或Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O ]，Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓。

(2)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，Al(OH)3不能溶解于氨水。不能用氨水代替氫氧化鈉溶液，是因為在Al3＋與氨水反應生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能與氨水繼續反應，從而不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開。

(3)原Al2(SO4)3溶液中加入足量的NaOH溶液時發生的反應有：Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，因此溶液a中主要成分是NaAlO2、Na2SO4、K2SO4、NaOH，所以溶液a中存在的離子有AlO2-、SO42－、K＋、OH－、Na＋。Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，因為Al(OH)3能與強酸反應，所以在加入稀硫酸時，需要控制硫酸的量。因為Al(OH)3不會溶解于H2CO3等弱酸，可利用H2CO3制取Al(OH)3：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，能防止部分Al(OH)3轉化成Al3＋，所以改進的方法是向溶液a中通入過量的二氧化碳氣體。