Question

氧化铝陶瓷常用于厚膜集成电路，制备氧化铝陶瓷的合成路线如图所示，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%=×100%）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）合成过程中常使用过量的工业硫酸铵，可利用硫酸铵溶液水解显酸性抑制硫酸铝水解，另外的一个重要作用是___。

（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：K_sp[Fe(OH)₃]=8.0×10^－38，lg5=0.7）。

Answer

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 还原产物为水，不引入杂质、不污染环境 1：3 190→430 蒸发浓缩、冷却结晶 促使硫酸铝充分转化为铵明矾，提高硫酸铝的利用率 3.3

【解析】

（1）“氧化”步骤利用了H2O2的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，同时H2O2被还原为H2O，不引入杂质、不污染环境；

（2）氧化产物为N2，还原产物为SO2，利用得失电子守恒进行计算；

（3）根据题中信息，计算出铵明矾基本上失去了全部结晶水时的失重计算值；

（4）从溶液中析出晶体，一般是蒸发浓缩、冷却结晶；

（5）合成过程中常使用过量的工业硫酸铵，可利用硫酸铵溶液水解显酸性抑制硫酸铝水解，另外的一个重要作用可以从从原料利用率的角度回答；

（6）根据题中信息，计算出完全沉淀的时候，所要调节的pH。

（1）“氧化”步骤利用了H2O2的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，同时H2O2被还原为H2O，故离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，使用双氧水作氧化剂优点是还原产物为水不引入杂质、不污染环境；

（2）氧化产物为N2，还原产物为SO2，利用得失电子守恒列式如下：n(N2)×2×3e－＝n(SO2)×2e－，解得n(N2):n(SO2)＝1:3；

（3）NH4Al(SO4)2·12H2O结晶水的含量近似为47.7%，前两个温度段内，“失重计算值”之和为39.20%+7.80%＝47%，故在190→430温度段内，铵明矾基本上失去了全部结晶水；

（4）得到带结晶水的晶体常采用的方法是蒸发浓缩、冷却结晶；

（5）使硫酸铵过量，有利于硫酸铝充分反应，提高了硫酸铝的利用率；

（6）根据氢氧化铁的溶度积常数可知1×10－5×c3(OH－)＝8.0×10－38，解得c(OH－)＝2×10－11（mol/L），，pH＝4-lg5＝3.3。