Question

【題目】高純氧化鋁可用于制高壓鈉燈的陶瓷管。實驗室制取高純氧化鋁的流程如下：

回答下列問題：

（1）硫酸銨溶液顯酸性的原因是（用離子方程式表示）______________________________

（2）“除雜”操作是向硫酸銨溶液加入適量過氧化氫，再用氨水調節溶液的pH約為8.0，以除去硫酸銨溶液中的少量Fe2+。該過程中，在酸性溶液條件下過氧化氫將Fe2+氧化成Fe3+的離子方程式為 _________________________，檢驗Fe2+已除盡的實驗操作和現象是_______________________________

（3）通常條件下，若KSP[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則理論上計算流程中“除雜”后溶液中c(Fe3+)等于____________mol·L－1

（4）配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，目的是__________________________________

（5）“結晶”操作中，母液經蒸發濃縮至溶液表面剛出現薄層的結晶為止，冷卻結晶，得到銨明礬晶體（NH4Al(SO4)2·12H2O）；該操作過程中，母液不能蒸干的原因是_________________________

（6）向銨明礬溶液中滴加極少量NaOH溶液時，反應的離子方程式是___________________

Answer 1

【答案】NH4+ + H2O NH3·H2O + H+ 2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O 取少量濾液于試管中，滴加適量H2O2溶液，充分振蕩，滴加幾滴KSCN溶液，若無明顯現象，說明Fe2+已除盡 4.0×10－20 抑制Al3+水解 減少可溶性雜質的析出 Al3+ +3OH－ = Al(OH)3 ↓

【解析】

（1）硫酸銨為強酸弱堿鹽，銨根離子在溶液中水解，使溶液顯酸性；

（2）加入適量過氧化氫，在酸性溶液條件下過氧化氫將Fe2+氧化成Fe3+，應在H2O2溶液過量的條件下，證明Fe2+完全氧化為Fe3+，溶液中不存在Fe3+；

（3）由KSP[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)c3(OH-)計算pH約為8.0時，溶液中c(Fe3+)；

（4）硫酸鋁是強酸弱堿鹽，鋁離子在溶液中發生水解；

（5）母液不能蒸干是因為蒸干容易使晶體失去結晶水，還可避免溶液中的可溶性雜質與銨明礬晶體一同結晶析出；

（6）由鋁鹽中加入氨水生成氫氧化鋁沉淀可知，Al3+結合OH-能力強于NH4+。

（1）硫酸銨為強酸弱堿鹽，銨根離子在溶液中水解，使溶液顯酸性，水解的離子方程式為NH4++H2O NH3·H2O+H+，故答案為：NH4++H2ONH3·H2O+H+；

（2）加入適量過氧化氫，在酸性溶液條件下過氧化氫將Fe2+氧化成Fe3+，反應的離子方程式為2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O；應在H2O2溶液過量的條件下，證明Fe2+完全氧化為Fe3+，溶液中不存在Fe3+，具體的實驗操作是：取少量除雜后的濾液，加適量H2O2溶液，振蕩，滴加KSCN溶液，若無明顯現象，說明Fe2+已除盡，故答案為：2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O；取少量濾液于試管中，滴加適量H2O2溶液，充分振蕩，滴加幾滴KSCN溶液，若無明顯現象，說明Fe2+已除盡；

（3）由題意溶液的pH約為8.0，則溶液中c(OH-)約為1.0×10－6mol/L，因KSP[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)c3(OH-)=4.0×10－38，則溶液中c(Fe3+)=4.0×10－38/(1.0×10－6mol/L)3= 4.0×10－20mol/L，故答案為：4.0×10－20；

（4）硫酸鋁是強酸弱堿鹽，鋁離子在溶液中發生水解，配制硫酸鋁溶液時，加入硫酸酸化，溶液中H+濃度，使水解平衡Al3++3H2O3Al(OH)3+3H+左移，抑制Al3+水解,故答案為：抑制Al3+水解；

（5）母液不能蒸干是因為蒸干容易使晶體失去結晶水，還可避免溶液中的可溶性雜質與銨明礬晶體一同結晶析出，故答案為：減少可溶性雜質的析出；

（6）由鋁鹽中加入氨水生成氫氧化鋁沉淀可知，由于Al3+結合OH-能力強于NH4+，向銨明礬溶液中滴加極少量NaOH溶液時，Al3+與OH-反應生成Al(OH)3沉淀，反應的離子方程式為Al3++3OH－=Al(OH)3↓，故答案為：Al3++3OH－=Al(OH)3↓。