Question

明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。某兴趣小组采用10.0 g废易拉罐(含90%的Al，还含有少量的Fe、Mg等杂质)制备明矾的实验方案如图1：

（1）试剂①应选用________(填代号)。

a．盐酸  b．H₂SO₄溶液

c．氨水  d．NaOH溶液

（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为___________________________。

（3）溶液B中溶质的主要成分为________________(填化学式)。

（4）从溶液C中得到明矾的实验操作步骤为蒸发浓缩、________(填操作名称)、过滤、洗涤、干燥。如图2所示，蒸发操作中的一处错误是________________________________。

（5）该小组在实验完成之后，得到118.5 g明矾，则明矾的回收率为________。(已知：明矾的摩尔质量为474 g·mol^－1)

Answer

d 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ NaHCO3 冷却结晶 蒸发时不能使用坩埚(或蒸发时应使用应蒸发皿) 75%

【解析】

易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液（溶液A），并通过过滤除去Fe、Mg（沉淀A）等杂质，滤液中通入CO2溶液后，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，通过过滤得到碳酸氢钠溶液（溶液B）和氢氧化铝（沉淀B），过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到明矾晶体。则

（1）根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂质；答案选d；

（2）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑；

（3）根据分析可知，偏铝酸钠溶液中通入CO2溶液后，后生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，通过过滤得到碳酸氢钠溶液（溶液B）和氢氧化铝（沉淀B），溶液B为NaHCO3溶液；

（4）硫酸铝溶液中添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾晶体；蒸发不能使用坩埚，应该用蒸发皿；

（5）根据铝元素守恒可知理论上可得到明矾的质量为：10g×90%×474/27=158g，则明矾的回收率为118.5/158×100%=75%。