Question

铵明矾【NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O】是常见的食品添加剂，用于焙烤食品，可通过硫酸铝溶液和硫酸铵溶液反应制备。用芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）制备纯碱和铵明矾的生产工艺流程图如图1：

完成下列填空：

31．铵明矾溶液呈     性，它可用于净水，原因是              ；向其溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，可观察到的现象是              。

32．写出过程Ⅰ的化学反应方程式              。

33．若省略过程Ⅱ，直接将硫酸铝溶液加入滤液A中，铵明矾的产率会明显降低，原因是       。

34．已知铵明矾的溶解度随温度升高明显增大。加入硫酸铝后，经过程III的系列实验得到铵明矾，该系列的操作是加热浓缩、      、过滤洗涤、干燥。

35．某同学用图2图示的装置探究铵明矾高温分解后气体的组成成份。

（1）夹住止水夹K₁，打开止水夹K₂，用酒精喷灯充分灼烧。实验过程中，装置A和导管中未见红棕色气体；试管C中的品红溶液褪色；在支口处可检验到NH₃，方法是                  ；在装置A与B之间的T型导管中出现白色固体，该白色固体可能是       （任填一种物质的化学式）；另分析得出装置A试管中残留的白色固体是两性氧化物，写出它溶于NaOH溶液的离子方程式                                      。

（2）该同学通过实验证明铵明矾高温分解后气体的组成成份是NH₃、N₂、SO₃、SO₂和H₂O，且相同条件下测得生成N₂和SO₂的体积比是定值，V（N₂）：V（SO₂）=          。

Answer

31．酸性（1分），铵明矾溶液电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，有吸附作用，故铵明矾能净水（1分）。先产生白色沉淀，后产生有刺激性气味的气体，再加入过量的NaOH溶液，白色沉淀逐渐溶解并消失。（2分）

32．2NH4HCO3＋Na2SO4 =2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4 （1分）

33．省略过程Ⅱ，因HCO3一与Al3＋的水解相互促进，产生大量氢氧化铝沉淀，导致铵明矾的产率降低。（1分）

34．冷却结晶（1分）

35．(1) 打开K1，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口，若出现白烟（或者不加试剂看到白烟也给分）（1分）（用润湿的紫色石蕊试纸检验不得分）；

(NH4)2SO4或者(NH4)2SO3或者SO3(酸式盐及以上物质的混合物也给分)（1分）；

Al2O3 +2OH-→2AlO2-+H2O或Al2O3 +3H2O +2OH-→2Al(OH)4- （1分）。

(2) 1:3（2分）

【解析】

试题分析：31．铵明矾【NH4Al(SO4)2·12H2O】属于强酸弱碱盐，溶液呈酸性；它可用于净水，原因是铵明矾溶液电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，有吸附作用；向其溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，先产生氢氧化铝白色沉淀，后产生有刺激性气味的氨气，再加入过量的NaOH溶液，氢氧化铝逐渐溶解。

32．碳酸氢钠在水中的溶解度不大，因此过程Ⅰ生成碳酸氢钠沉淀；

33．滤液A中含有少量的HCO3一，若省略过程Ⅱ，HCO3一与Al3＋的水解相互促进，产生大量氢氧化铝沉淀，导致铵明矾的产率降低。因此需要进入稀硫酸除去HCO3一；

34．因为铵明矾的溶解度随温度升高明显增大。加入硫酸铝后，经过加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，可以得到铵明矾。

35．（1）夹住止水夹K1，打开止水夹K2，用酒精喷灯充分灼烧。实验过程中，装置A和导管中未见红棕色气体，说明没有说出氮的氧化物；试管C中的品红溶液褪色，生成了二氧化硫；在支口处可检验到NH3要注意排除二氧化硫的干扰，操作是打开K1，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口，若出现白烟；生成了二氧化硫，T型导管中出现白色固体可能是(NH4)2SO3，还可能是氧化生成的(NH4)2SO4等；残留的两性氧化物为氧化铝，溶于NaOH溶液生成偏铝酸钠。

（2）根据氧化还原反应中化合价升高的总价数与降低的总价数相等，可得：6n(N2)=2n(SO2)，可得n(N2)：n(SO2)=1:3，相同条件下气体物质的量之比等于体积之比，所以V（N2）：V（SO2）=1:3。

考点：考查了化学工艺设计、盐类的水解、氧化还原反应原理等相关知识。