Question

【題目】高純度氧化鋁有廣泛的用途，某研究小組研究用以下流程制取高純度氧化鋁：

根據上述流程圖填空：
（1）“除雜”操作是加入過氧化氫后，用氨水調節溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe2+ ． 請寫出在除去Fe2+離子的過程中，發生的主要反應的離子方程式 ．
（2）通常條件下Ksp〔Fe（OH）3〕=4.0×10﹣38 ， 除雜后溶液中c（Fe3+）約為 ．
（3）配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的目的是 ．
（4）“結晶”這步操作中，母液經蒸發濃縮至溶液表面剛出現薄層晶體即停止加熱，然后冷卻結晶，得到銨明礬晶體（含結晶水）．母液不能蒸干的原因是 ．
（5）“分離”操作的名稱是 （填字母代號）．
A.蒸餾
B.分液
C.過濾
（6）銨明礬晶體的化學式為NH4Al（SO4）212H2O，在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，離子濃度最大的離子是 ， 離子濃度最小的離子是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Fe2++H2O2+4NH3?H2O=2Fe（OH）3↓+4NH4+
（2）4×10﹣20mol/L
（3）抑制Al3+水解
（4）減少可溶性雜質的析出及Al3+水解
（5）C
（6）SO42﹣；OH﹣
【解析】解：（1.）亞鐵離子具有還原性，雙氧水具有強氧化性，在堿性溶液中，亞鐵離子被氧化生成鐵離子，鐵離子與氫氧根結合生成氫氧化鐵沉淀，此反應的離子反應方程式為：2Fe2++H2O2+4NH3H2O=2Fe（OH）3↓+4NH4+ ， 故答案為：2Fe2++H2O2+4NH3H2O=2Fe（OH）3↓+4NH4+；
（2.）KSP[Fe（OH）3]=4.0×10﹣38 ， PH=8，溶液中氫氧根離子濃度為：1×10﹣6mol/L，c（Fe3+）= mol/L=4.0×10﹣20mol/L，故答案為：4.0×10﹣20mol/L；
（3.）由于鋁離子在溶液中能夠發生水解生成氫氧化鋁，所以加入硫酸酸化，抑制了鋁離子的水解，故答案為：抑制Al3+水解；
（4.）由于蒸干會析出可溶性雜質的析出，且Al3+水解程度增大，所以母液不能蒸干，故答案為：減少可溶性雜質的析出及Al3+水解；
（5.）通過過濾，將硫酸鋁晶體從溶液中分離，所以C正確；故選C；
（6.）銨明礬晶體的化學式為NH4Al（SO4）212H2O，在0.1mol/L銨明礬的水溶液中，未水解前，c（Al3+）=c（NH4+）=0.1mol/L，由于銨根和鋁離子均水解，水解結合水電離出的氫氧根，故水解后濃度均小于0.1mol/L，c（SO42﹣）=0.2mol/L，0.2＞0.1，故答案為：SO42﹣；OH﹣ ．
（1）H2O2溶液具有強氧化性，可以氧化亞鐵離子生成鐵離子，鐵離子在氨水存在的條件下生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；（2）根據氫氧化鐵的溶度積及PH=8計算出鐵離子濃度；（3）鋁離子在溶液中能夠發生水解生成氫氧化鋁；（4）蒸干會析出可溶性雜質的析出，且Al3+水解程度增大；（5）將晶體與溶液分離的操作是過濾；（6）根據題中所給的化學式，利用銨根和鋁離子水解進行解答即可．