Question

某研究性学习小组用不纯的氧化铝（杂质为Fe₂O₃）为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程（部分反应产物没有标出）：

（1）试剂X的化学式为         ，反应Ⅰ的离子方程式是                         。实验室配制480mL 1 mol·L^-1 X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有            。常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是                  。

（2）按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH，以生成沉淀b[Fe(OH)₃]。从试剂工业的角度，你认为方案    更合理，理由是                    。

（3）已知N为氨气，实验室中还可以用下图装置制取氨气并进行氨气喷泉实验。

①仪器A的名称是            ，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是                               。

②若用此装置制备N气，若A中盛有浓氨水，则B装置中的固体试剂不可以选用下列的        （填字母序号）。

a．生石灰    b．烧碱      c．胆矾     d．碱石灰

（4）室温下，在a mol·L^-1的(NH₄)₂SO₄水溶液中pH=5，存在着平衡NH₄⁺+H₂O NH₃·H₂O+H⁺，则该平衡常数的表达式为                        （用含代数a的较为精确地数字表达式表示，不必化简，不做近似运算）。

Answer

（1）NaOH（1分），Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-（2分），500mL容量瓶（2分，不写500mL只得1分），滴定或中和滴定（1分）；

（2）方案一（1分），步骤少，较简单（2分）；

（3）①长颈漏斗（1分），平衡内外压强，防止长颈漏斗堵塞（2分）；

（4）（2分）。

【解析】

试题分析：

（1）流程图中的原料为：氧化铝（杂质为Fe2O3），方案I中为先加入强碱溶液过滤后再向溶液中通入二氧化碳气体，即得到氢氧化铝再进行后续步骤；故此试剂X一般选用NaOH；反应I为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-；配制480mL 1 mol·L-1氢氧化钠溶液时，应选取500mL容量瓶且必须标明容量瓶的容积；确定配制溶液的浓度是否准确，应进行滴定或中和滴定实验；

（2）方案二中，首先加入硫酸溶解氧化铁和氧化铝，再在步骤二中加入试剂调整pH值析出氢氧化铁沉淀，过滤后再向硫酸铝溶液中通入氨气，制取氢氧化铝；分析两方案，很明显方案一步骤少，较简单，是较佳方案；

（3）根据装置图，制取氨气并完成喷泉实验时，仪器A为长颈漏斗；A口部和B口部之间联通导气管的作用是平衡内外压强，防止长颈漏斗堵塞；

（4）a mol·L-1的(NH4)2SO4水溶液中pH=5，则溶液中的c(H+)=10-9mol·L-1，故c(NH3·H2O)=c(OH-)=10-5mol·L-1，c(NH4+)=2a-10-5mol·L-1，根据水解的离子方程式：NH4++H2O NH3·H2O+H+，可得k=。

考点：考查了离子反应、化学实验等知识。