Question

【题目】某化学小组试利用废铝屑（含杂质铁）制备硫酸铝晶体，并对硫酸铝晶体进行热重分析，其主要实验流程如下：

（1）向溶液A中通入过量的CO2 ， 发生反应的离子方程式为 。
（2）操作II所包含的实验操作的名称依次为 、冷却结晶、、洗涤、干燥。
（3）若开始时称取的废铝屑的质量为5.00g，得到固体A的质量为0.95g，硫酸铝晶体的质量为49.95g(假设每一步的转化率均为100%)，则所得硫酸铝晶体（含有结晶水）的化学式为 。
（4）取以上制得的硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：第一阶段失重40.54%，第二阶段失重48.65%，第三阶段失重84.68%，以后不再失重。其热分解的曲线如下图所示。
已知：失重%= ×100%

则失重第一阶段的化学方程式为。

Answer 1

【答案】
（1）AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
（2）蒸发浓缩；过滤
（3）Al2(SO4)3·18H2O
（4）Al2(SO4)3·18H2O Al2(SO4)3·3H2O+15H2O
【解析】（1）偏铝酸钠和CO2反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-；
（2）从溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作；
（3）Al的质量为5g-0.95g=4.05g，其物质的量为4.05g÷27g/mol=0.15mol，设硫酸铝晶体化学式为：Al2(SO4)3·nH2O，根据Al元素守恒，硫酸铝晶体的物质的量为0.15mol÷2=0.075mol，故硫酸铝晶体的相对分子质量为49.95÷0.075=666，则54+96×3+18n=666，解得n=18，故该硫酸铝晶体的化学式为Al2(SO4)3·18H2O；
（4）晶体中结晶水的含量为18×18/666=48.65%，故第二阶段完全失去结晶水，得到物质为Al2(SO4)3 ， 第一阶段失去部分结晶水，失去结晶水数目为666×40.54%/18=15，故第一阶段得到的物质为Al2(SO4)3·3H2O，因此第一阶段发生反应的化学方程式为Al2(SO4)3·18H2O Al2(SO4)3·3H2O+15H2O。根据铝的重要化合物的性质书写离子方程式，结合混合物的组成判断分离的方法和操作，利用守恒法计算化学式以及反应方程式即可。