Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦（主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質）是工業上制取鋁的原料。實驗室模擬工業上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

（1）固體a的化學式為________，Ⅲ中通入足量CO2氣體發生反應的離子方程式__________________。

（2）制取銨明礬溶液的化學方程式為 ，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為（填操作名稱） 、冷卻結晶、過濾洗滌。

（3）步驟Ⅱ中是否可以用氨水代替燒堿？ （填“可以”或“不可以”），原因是 。

（4）若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節兩種產品的產量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質的量之比為1∶1，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質的量之比為________。

Answer 1

【答案】（1）SiO2，AlO2-＋CO2＋2H2O＝HCO3-＋Al(OH)3↓；（2）Al2O3＋4H2SO4＋2NH3＝2NH4Al(SO4)2＋3H2O或Al2(SO4)3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al(SO4)2 ；蒸發濃縮；（3） 不可以，Al(OH)3只能溶于強堿，不能溶于氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離； （4）3∶10。

【解析】

試題分析：（1）根據鋁土礦的成分，Al2O3表現兩性，Fe2O3屬于堿性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，SiO2不與鹽酸反應，因此固體a為SiO2，碳酸的酸性強于偏鋁酸，利用酸性強的制取酸性弱的，CO2＋AlO2－＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；(2)根據流程圖，制取銨明礬溶液的化學反應方程式為：Al2O3＋4H2SO4＋2NH3=2NH4Al(SO4)2＋3H2O；根據后續操作步驟，以及得到晶體，因此第一步為加熱濃縮；(3)步驟II除去鐵元素，加入氫氧化鈉溶液，得到紅褐色沉淀，而氫氧化鋁表現兩性，溶于強堿，因此步驟II發生離子反應是Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O，Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓；(4)因為銨明礬和硫酸鋁的物質的量為1：1，令其均為1mol，根據鋁元素守恒，則n(Al2O3)=1.5mol，n[NH4Al(SO4)2]=5mol，因此兩者物質的量之比為3：5。