Question

KAl(SO₄)₂·12H₂O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如图所示。回答下列问题：

(1)操作1中用到的玻璃仪器有________________。

(2)为尽量少引入杂质，从易拉罐溶解至生成Al(OH)₃，过程中，主要发生反应的离子反应方程式为______________，__________________________；试剂②是_______________________________。

(3)已知：常温下K_W=1.0×10^－14 ，Al(OH)₃溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于20。则Al(OH)₃+H₂O⇌[Al(OH)₄]^－+H⁺平衡常数K=_________________。

(4)天然水在净化处理过程中加入明矾作混凝剂，水的净化和软化的区别是______________。

(5)普通纸张的主要成分是纤维素，在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散。人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂覆明矾的工艺有关，请说明理由：_____________________；为保护这些纸质文物，有人建议采取喷洒Zn(C₂H₅)₂的方法，其可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用反应方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理________________________________。

Answer

漏斗、烧杯、玻璃棒 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓ K2SO4 2.0×10-13 水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中的悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子 明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂 Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6↑、ZnO+2H+=Zn2++H2O

【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，并通过过滤除去Fe、Mg等杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进AlO2－水解生成Al(OH)3沉淀，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晶体明矾。

（1）操作1是过滤，用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；

（2）为尽量少引入杂质，从易拉罐溶解至生成Al(OH)3，过程中，主要发生反应的离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑、 AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓；要生成明矾溶液中缺少钾离子、硫酸根离子，试剂②是 K2SO4；

（3）①Al（OH）3AlO2－+H＋+H2O，②H2OH＋+OH－，常温下KW=1.0×10－14 ，③Al（OH）3+OH－AlO2－+2H2O，Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于20，K=20；①=②+③，则Al(OH)3AlO2－+H＋+H2O即Al(OH)3+H2O⇌[Al(OH)4]－+H+平衡常数=KW×K=1.0×10－14×20=2.0×10-13；

（4）天然水在净化处理过程中加入明矾作混凝剂，水的净化和软化的区别是水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中的悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子；

（5）酸性腐蚀主要与造纸中涂覆明矾的工艺有关，理由：明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂；为保护这些纸质文物，喷洒Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷，生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理：Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6↑、ZnO+2H+=Zn2++H2O。