题目内容

11．用芒硝（Na2SO4°10H2O）制备纯碱、明矾铵[（NH4）2Al（SO4）2°12H2O]的生产工艺流程如下图：

（1）溶液C中的溶质主要是NH4HCO3
（2）明矾铵的溶液呈酸性，明矾铵可用于净水，用离子方程式说明其原理Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
（3）过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃，其原因是NH4HCO3易受热分解
（4）运用化学平衡原理解释Na2SO4稍过量的原因HCO32-（aq）+Na+（aq）?NaHCO3（s），Na+浓度增大平衡向正反应方向移
（5）若将Al2（SO4）3加入到A中会产生大量的沉淀和气体，导致明矾铵的产量降低，请用离子方程式解释
解释产生该现象的原因是Al3++3HCO32-=Al（OH）3↓+3CO2↑
（6）溶液E中的溶质离子为NH4+、SO42-
（7）已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．

分析 碳酸氢铵溶液中加入硫酸钠，过滤得到滤渣与溶液A，而滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO3，过程I利用溶解度不同发生复分解反应：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 ，滤液A中含有（NH4）2SO4 及溶解的NH4HCO3，加入硫酸，调节pH使NH4HCO3转化二氧化碳与（NH4）2SO4 ，得到溶液B为（NH4）2SO4 溶液，再加入硫酸铝得铵明矾，D主要为剩余的NH4HSO4、Al2（SO4）3．

解答 解：碳酸氢铵溶液中加入硫酸钠，过滤得到滤渣与溶液A，而滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO3，过程I利用溶解度不同发生复分解反应：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 ，滤液A中含有（NH4）2SO4 及溶解的NH4HCO3，加入硫酸，调节pH使NH4HCO3转化二氧化碳与（NH4）2SO4 ，得到溶液B为（NH4）2SO4 溶液，再加入硫酸铝得铵明矾，D主要为剩余的NH4HSO4、Al2（SO4）3．
（1）CO2与氨水反应生成NH4HCO3或（NH4）2CO3，故答案为：NH4HCO3；
（2）由于Al3+与NH4+水解使溶液呈现酸性，明矾铵可用于净水，是因为铝离子水解产生氢氧化铝胶体所致：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，故答案为：酸；Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+；
（3）NH4HCO3易受热分解，故反应应控制温度，故答案为：NH4HCO3易受热分解；
（4）在平衡体系中增加一种反应物的浓度，反应正向进行，提高另外反应物的转化率，HCO32-（aq）+Na+（aq）?NaHCO3（s），Na+浓度增大平衡向正反应方向移，故答案为：HCO32-（aq）+Na+（aq）?NaHCO3（s），Na+浓度增大平衡向正反应方向移；
（5）发生双水解反应Al3++3HCO32-=Al（OH）3↓+3CO2↑，故答案为：Al3++3HCO32-=Al（OH）3↓+3CO2↑；
（6）A为（NH4）2SO4和剩余的硫酸盐和碳酸盐，B主要为NH4HSO4，D主要为剩余的NH4HSO4、Al2（SO4）3，E为（NH4）2SO4，溶液E中的溶质离子为：NH4+、SO42-，故答案为：NH4+、SO42-；
（7）明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，故采用降温结晶的方法分离，因滤液浓度低，所以需要浓缩，方法为蒸发浓缩、降温结晶（冷却结晶），故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶．

点评 本题考查制备实验方案设计、物质组成的测定，明确工艺流程原理是解题关键，综合考查学生分析解决问题的能力，难度中等．

练习册系列答案
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（1）操作Ⅲ中的实验操作名称为过滤；
（2）操作I、II总反应的离子方程式为Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+；
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根据上述实验回答如下问题：
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