Question

明矾[ KAl(SO₄)₂·12H₂O ]在造纸、净水等方面应用广泛。以处理过的废旧易拉罐碎屑为原料(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。

回答下列问题：

(1)原料溶解过程中反应的离子方程式是_________________________。

(2)Al(OH)₃ 与稀硫酸反应的离子方程式是__________________________。

(3)溶液A中通入过量CO₂，反应的离子方程式是_________________。

(4)为证明固体B中含有铁，某同学做如下实验：取少量固体B，加入稀硫酸使其溶解，观察到有无色气体生成。向溶液中加入___________，溶液立即变红，证明固体B中含有铁。

Answer

2Al+ 2OH- +2H2O= 2AlO2- +3H2↑ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ +3H2O AlO2- +CO2+2H2O =Al(OH)3 ↓+ HCO3- KSCN溶液和少量氯水

【解析】

废旧易拉罐碎屑主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，铝与热氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，过滤后得到溶液A为偏铝酸钠溶液，固体B为Fe、Mg混合物；溶液A中通入过量二氧化碳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C)和Al(OH)3；Al(OH)3与稀硫酸反应生成硫酸铝，硫酸铝与硫酸钾混合溶液，加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，可以得到明矾[KAl(SO4)2•12H2O]，据此进行解答。

(1)废旧易拉罐碎屑的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，加入热氢氧化钠溶液，铝反应生成偏铝酸钠和氢气，反应方程式是2Al +2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2↑；

(2)氢氧化铝是难溶性的两性氢氧化物，与硫酸反应产生硫酸铝和水，反应的离子方程式是 Al(OH)3+3H+ =Al3+ +3H2O；

(3)溶液A为偏铝酸钠溶液，由于酸性H2CO3> Al(OH)3，所以向溶液A中通入过量CO2气体，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，方程式是：AlO2- +CO2+2H2O = Al(OH)3 ↓+ HCO3-；

(4)固体B是Fe、Mg混合物，为证明其中含有Fe，可取少量固体B，加入稀硫酸使其溶解，观察到有无色气体生成，Fe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，向该溶液中滴加KSCN溶液后不变色，再加入几滴氯水，溶液立即变红，证明固体B与硫酸反应后溶液中含有Fe2+，则固体B中含有铁，所以所加试剂为KSCN溶液、氯水。