Question

某兴趣小组用铝箔制备纳米Al₂O₃、AlCl₃·6H₂O及铵明矾晶体（NH₄Al(SO₄)₂•12H₂O，摩尔质量为453g•mol^-1），具体流程如图：

已知：a.AlCl₃·6H₂O易溶于水、乙醇及乙醚；

b.铵明矾晶体无色、透明，可溶于水、不溶于乙醇。120℃时失去结晶水，280℃以上分解。

请回答：

（1）步骤Ⅰ的离子方程式为______。

（2）下列操作或描述正确的是_____。

A.步骤IV制备铵明矾利用了物质的溶解度差异

B.步骤III灼烧时需将氢氧化铝放在蒸发皿里用高温炉灼烧至恒重

C.步骤II生成的固体可用抽滤法分离，为加快过滤速度，可用玻璃棒轻轻搅拌

D.步骤IV中可以选择乙醇洗涤晶体，如果在常压下快速干燥，温度选择低于120℃

（3）由溶液A制备AlCl₃·6H₂O的过程中要通入HCl气体，其作用是______（写两条）。

（4）步骤V抽滤时不能用滤纸，原因是_____。若用如图装置图进行抽滤，则抽滤结束时应进行的操作是______。

（5）用电子天平称取2.760g的铵明矾粗产品，用水溶解后取相同体积的两份溶液。第一份用EDTA滴定法测得n(Al³⁺)为0.002900mol；第二份用BaCl₂溶液滴定法测得n(SO₄^2-)为0.006300mol。则该试样中铵明矾的纯度为______。

Answer

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ AD 抑制氯化铝的水解；增大Cl-的浓度，有利于AlCl3⋅6H2O晶体形成 溶液呈酸性会腐蚀滤纸 先打开安全瓶上的活塞，再关闭抽气泵，最后取下玻璃砂漏斗 95.20%

【解析】

Al和NaOH溶液反应得到NaAlO2，NaAlO2溶液通入过量CO2得到Al(OH)3胶状沉淀，过滤除去滤液得到Al(OH)3胶状固体，Al(OH)3受热分解得到Al2O3。Al(OH)3和硫酸反应得硫酸铝，硫酸铝和硫酸铵混合后根据溶解度差异析出硫酸铝铵，经过滤、洗涤、干燥得铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2•12H2O]。Al(OH)3和HCl反应得AlCl3溶液，为抑制AlCl3水解，在AlCl3溶液中通入HCl后抽滤、洗涤、干燥得AlCl3·6H2O，据此解答。

(1)步骤Ⅰ为Al和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

(2)A．步骤IV中，只有NH4Al(SO4)2溶解度比硫酸铵、硫酸铝小，才能析出硫酸铝铵晶体，A正确；

B．灼烧在坩埚中而不是蒸发皿中进行，B错误；

C．氢氧化铝能形成胶体，沉淀颗粒非常微小，抽滤的话，胶粒会穿透滤纸造成损失，用玻璃棒搅拌可能造成滤纸破损，氢氧化铝损失更严重，C错误；

D．铵明矾可溶于水、不溶于乙醇，故用乙醇洗涤，高于120℃时铵明矾失去结晶水，故温度应低于120℃，D正确；

答案选AD；

(3)氯化铝会水【解析】
AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl，通入HCl气体可抑制氯化铝水解。同时：AlCl3⋅6H2O(s)Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l)，增大Cl-的浓度，有利于AlCl3⋅6H2O晶体形成，故答案为：抑制氯化铝的水解；增大Cl-的浓度，有利于AlCl3⋅6H2O晶体形成；

(4)AlCl3溶液显酸性，会腐蚀滤纸，故步骤V抽滤时不能用滤纸，可用玻璃砂漏斗，抽滤结束时，应先打开活塞恢复常压，然后关闭抽气泵，最后取下玻璃砂漏斗，故答案为：溶液呈酸性会腐蚀滤纸；先打开安全瓶上的活塞，再关闭抽气泵，最后取下玻璃砂漏斗；

(5)样品平均分成2份，第一份中：n(Al3+)=0.002900mol，第二份中：n(SO42-)=0.006300mol， n(SO42-)＞2n(Al3+)，则每份中：n[NH4Al(SO4)2•12H2O]=n(Al3+)=0.002900mol，m[NH4Al(SO4)2•12H2O]=0.002900mol×453g•mol-1=1.3137g，故样品中铵明矾的纯度=≈95.20%，故答案为：95.20%。