Question

NH₄Al(SO₄)₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品，工业上常用铝土矿（主要成分为Al₂O₃和少量SiO₂、Fe₂O₃杂质）生产铵明矾晶体NH₄Al(SO₄)₂•12H₂O，其工艺流程图如下：

（1）废渣a、b 的成分分别是_______________、_______________。（写化学式）

（2）流程图中X的化学式为_______________。

（3）反应Ⅲ的离子方程式为________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为__________（填操作名称）、冷却结晶、过滤洗涤。

（4）反应Ⅶ的化学方程式为___________________。

（5）向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，不可能发生的离子反应是      _______。（填选项字母）

A．NH₄⁺ + SO₄^2— + Ba²⁺ + OH^—  = BaSO₄↓ + NH₃·H₂O

B．2Al³⁺ + 3SO₄^2— + 3Ba²⁺ + 6OH^—  = 3BaSO₄↓ + 2Al(OH)₃↓

C． Al³⁺ + 2SO₄^2— + 2Ba²⁺ + 4OH^—  = 2BaSO₄↓ + AlO₂^— + 2H₂O

D．NH₄⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2— + 2Ba²⁺ + 4OH^—  = 2BaSO₄↓ + Al(OH)₃↓ + NH₃·H₂O

Answer

（14分，每空2分）

（1）SiO2；Fe（OH)3；

（2）H2SO4

（3）CO2+AlO2-+2H2O = Al(OH)3↓+HCO3-;蒸发浓缩

（4）（NH4)2S2O8+2H2O = H2O2+2NH4SO4

（5）AC

【解析】

试题分析：铝土矿（主要成分为Al2O3和少量的 SiO2、Fe2O3杂质）铝土矿的主要成分是氧化铝，根据题中流程图可知，在反应Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸盐，所以为了除去杂质，先在铝土矿中加入过量的稀硫酸，得废渣a为SiO2，滤液中含有Al3+、Fe3+，所以X为稀硫酸，再加过量的氢氧化钠溶液，生成偏铝酸钠溶液和氢氧化铁沉淀，所以废渣b为氢氧化铁，Y为氢氧化钠，反应Ⅲ为偏铝酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和废液，反应Ⅳ为氢氧化铝中加上硫酸可以制得Al2（SO4）3，反应Ⅵ中氨气与硫酸反应生成（NH4）2SO4，反应Ⅴ中（NH4）2SO4转化为铵明矾，电解硫酸和硫酸铵的混合溶液，在阴极上得氢气，阳极上得（NH4）2S2O8，反应ⅤⅡ为（NH4）2S2O8与水反应生成双氧水和NH4HSO4。

（1）由上述分析可知，废渣a为SiO2，名称为二氧化硅，废渣b为氢氧化铁，故答案为：SiO2；Fe（OH)3；

（2）根据上面的分析可知，流程图中X为稀硫酸，X的化学式为H2SO4，故答案为：H2SO4；

（3）反应Ⅲ为偏铝酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应Ⅲ的离子方程式为 AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓，铵明矾晶体中有结晶水，温度过高会使结晶水失去，所以从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓；蒸发浓缩；

（4）根据元素守恒和题中信息可知，反应Ⅶ的化学方程式为（NH4）2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2，NH4HSO4溶液中电离出SO42-、H+、NH4+，其中铵根离子水解生成氢离子，所以溶液中离子浓度由大到小顺序为c（H+）＞c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（OH-），故答案为：（NH4）2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2；c（H+）＞c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（OH-）；

（5）A、溶液中有铝离子，当生成氨水时，氢氧化铝应该沉淀，故NH4++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+NH3•H2O不可能发生；B、当n（NH4Al（SO4）2）：n（Ba（OH）2）＜2时，生成产物为（NH4）2SO4、BaSO4↓、Al（OH）3，反应2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓有可能发生；C、当n[NH4Al(SO4)2]：n（Ba（OH）2）＞2时，有AlO2-生成，此时应有氨水生成，故Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-=2BaSO4↓+AlO2-+2H2O不可能发生；D、当n（NH4Al（SO4）2）：n[Ba(OH)2]=2时，生成产物为NH3•H2O、BaSO4和Al（OH）3，反应NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-= 2BaSO4↓+ Al(OH)3↓+NH3•H2O有可能发生，故选AC。

考点：考查了制备实验方案的设计、电解原理、离子浓度比较、化学反应的判断的相关知识。