Question

氧化铝陶瓷常用于厚膜集成电路，制备氧化铝陶瓷的工艺流程如图所示，回答下列问题。

（1）“氧化”步骤发生的离子方程式为：________， 使用双氧水作氧化剂优点为：______________。

（2）“热分解”得到的产物除了氧化铝外，还有 NH₃、N₂、SO₂、SO₃、H₂O 生成，则氧化 产物和还原产物的物质的量之比为______________。

（3）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O，“热分解”步骤中，其各温度段内受热“失

重计算值（ 失重计算值（%））如表所示：

温度区间（℃）	18→190	190→430	430→505	505→900
失重计算值（%）	39.20	7.80	13.00	26.00

通过上述数据经粗略计算可判断，在______________温度区间铵明矾基本上失去了全部结晶水。

（4）“结晶”步骤中常采用的操作是_____

（5）该流程中常使用过量的工业硫酸铵，利用硫酸铵水解使溶液显酸性抑制硫酸铝水解， 这样做的目的是：______________。

（6）通常认为金属离子浓度等于 1×10^－5mol/L 即可认为沉淀完全，试计算常温下“中和”步 骤中需要调节溶液 pH＝______________（保留一位小数，已知：Ksp[Fe(OH)₃ ]=8.0×10^－38， lg₅=0.7）。

Answer

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O 不引入杂质、不污染环境 1:3 190→430 蒸发浓缩、冷却结晶 提高硫酸铝的利用率 3.3

【解析】

根据流程图分析知，工业硫酸铵溶于水后，用双氧水氧化，其中硫酸亚铁杂质被氧化生成硫酸铁，加入稀氨水中和后生成氢氧化铁沉淀，滤渣为氢氧化铁；滤液为硫酸铝铵溶液，浓缩后降温结晶得到硫酸铝铵晶体，加热分解后得到产品，据此分析解答。

（1）亚铁离子被双氧水氧化生成铁离子，离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O；由反应产物知，使用双氧水作氧化剂优点为：不引入杂质、不污染环境，故答案为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O；不引入杂质、不污染环境；

（2）根据元素化合价变化分析，N2中N元素由反应物中-3价升高为0价，为氧化产物，SO2中S元素由反应物中的+6价降低为+4价，为还原产物，设氧化产物为xmol，还原产物为ymol，根据得失电子守恒得，xmol×3×2=ymol×(6-4)，则，故答案为：1:3；

（3）根据明矾晶体中水的质量分数，则在190→430温度区间铵明矾基本上失去全部结晶水，故答案为：190→430；

（4）温度过高，晶体易分解，所以“结晶”步骤中常采用的操作是蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

（5）该流程中常使用过量的工业硫酸铵，利用硫酸铵水解使溶液显酸性抑制硫酸铝水解， 这样做的目的是：提高硫酸铝的利用率，故答案为：提高硫酸铝的利用率；

（6）Ksp[Fe(OH)3 ]==8.0×10－38，则，，p H=-lgc(H+)=4-lg5=3.3，故答案为：3.3。