Question

（14分）高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如下：

（1）“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe²⁺。检验Fe²⁺已除尽的实验操作是                                                  。

（2）通常条件下，K_SP[Fe(OH)₃]＝4.0×10^-38，除杂后溶液中c(Fe³⁺)＝                       。

（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的是目的是                                    。

（4）“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾（含结晶水）。母液不能蒸干的原因是                              。

（5）“分离”操作名称是             （填字母代号）

a．蒸馏       b．分液       c．过滤

（6）测定铵明矾组成的方法是：

a．称取0.906g铵明矾样品，高温灼烧，得Al₂O₃残留固体0.102g；

b．称取0.906g铵明矾样品，用适量蒸馏水溶解，再加入稍过量的BaCl₂溶液，经静置、过滤、洗净，得BaSO₄0.932g；

c．称取0.906g样品，加入足量的NaOH溶液，加热，产生气体依次通过碱石灰和浓硫酸，浓硫酸增重0.0340g。

则铵明矾的化学式为                        。

（7）有同学认为，第（6）问测定铵明矾组成的方法a、b、c三个试验中，有一个实验不必实施也能推导出铵明矾的化学式，您认为合理吗？若合理，请在下列空格写出不必实施的实验代号（即填上a、b、c其中的一个）；若不合理，则在下列空格填上“不合理”，你的结论是                    。

Answer

（14分）

（1）取样，加适量H2O2溶液，振荡，滴加KSCN溶液，溶液未变红色，说明Fe2+已除尽（2分）

（2）4.0×10-20 mol·L-1（2分） （3）抑制Al3+水解（2分）

（4）减少可溶性杂质的析出及Al3+水解（2分） （5）c（2分）

（6）NH4Al(SO4)2·12H2O（2分） （7）a或c（2分）

【解析】

试题分析：（1）利用H2O2的氧化性和Fe3+的性质检验Fe2+是否完全除去，所以检验Fe2+已除尽的实验操作是：取样，加适量H2O2溶液，振荡，滴加KSCN溶液，溶液未变红色，说明Fe2+已除尽。

（2）除杂时用氨水调节溶液的pH约为8.0，则c（OH‾）=10-6mol•L‾1，KSP[Fe(OH)3]＝c（Fe3+）•c3（OH‾）=4.0×10-38，解得c（Fe3+）=4.0×10-20 mol·L-1。

（3）Al3+水解显酸性，Al3++3H2OAl(OH)3↓，所以加入硫酸酸化的作用是：抑制Al3+水解。

（4）如果母液蒸干，可溶性杂质会析出，Al3+水解程度增大，所以母液不能蒸干的原因是：减少可溶性杂质的析出及Al3+水解。

（5）结晶后得到晶体，所以“分离”操作名称是过滤，故答案为c。

（6）根据Al2O3的质量为0.102g，可得Al元素物质的量为：0.102g÷102g/mol×2=0.002mol，根据BaSO4质量为0.932g，可得SO42‾的物质的量为：0.932g÷233g/mol=0.004mol，浓硫酸增加的质量为NH3的质量，所以0.906g铵明矾样品含NH4+物质的量为：0.0340g÷17g/mol=0.002mol，铵明矾样品含结晶水的物质的量为：（0.906g—0.002mol×27g/mol—0.004mol×96g/mol—0.002mol×18g/mol）÷18g/mol=0.024mol，所以铵明矾的化学式为：NH4Al(SO4)2·12H2O。

（7）因为物质为中性，各离子所带电荷的代数和为0，所以测出阴离子SO42‾的物质的量，两种阳离子NH4+、Al3+只需要测出一种即可，即a或c可不必实施。

考点：本题考查化学流程的分析、KSP的计算、基本操作、化学式的推断。