Question

【题目】某化学兴趣小组试利用镁铝合金废料(不含其它杂质)制备硫酸铝晶体，其实验流程如图：

(1)在镁铝合金中加入NaOH溶液，发生反应的离子反应方程式为_____，固体B的化学式_____。

(2)操作Ⅱ包含的实验步骤有：_____、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(3)若初始时称取的镁铝合金废料的质量为7.65 g，得到固体A的质量为3.6 g，硫酸铝晶体的质量为49.95 g(假设每一步的转化率均为100%)。计算所得硫酸铝晶体的化学式为_____。( 在答题卷上写出计算过程)

(4)另取7.65 g该镁铝合金废料溶于400mL 3mol/L盐酸后，滴入3mol/LNaOH溶液，使所得沉淀中的Al(OH)3完全溶解，则滴入NaOH溶液的体积最少为_____mL(在答题卷上写出计算过程)。

Answer 1

【答案】2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ Al(OH)3 蒸发浓缩 Al2(SO4)318H2O 450

【解析】

向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液，发生反应：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，镁不反应，固体A为Mg，采用过滤的方法进行分离，向滤液中通入二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再通过过滤进行分离，固体B为氢氧化铝，氢氧化铝与硫酸反应得到硫酸铝溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体；据此分析。

(1)Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠与氢气，镁不反应，反应方程式为：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，由上述分析可知，固体B为Al(OH)3，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑；Al(OH)3；

(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，故答案为：蒸发浓缩；

(3)Al的质量为7.65g－3.6g＝4.05g，其物质的量为＝0.15mol，设硫酸铝晶体化学式为：Al2(SO4)3nH2O，根据Al元素守恒，硫酸铝晶体的物质的量为＝0.075mol，故硫酸铝晶体的相对分子质量为＝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)318H2O，故答案为：Al2(SO4)318H2O；

(4)Mg的质量为3.6g，其物质的量为0.15mol，Al的质量为4.05g，其物质的量为0.15mol，若该Mg、Al混合物溶于400mL 3mol/L盐酸后，n(HCl)＝0.4L×3mol/L＝1.2mol，消耗n(HCl)＝2n(Mg)+3n(Al)＝2×0.15mol+3×0.15mol＝0.75mol，剩余HCl为1.2mol－0.75mol＝0.45mol，滴入NaOH溶液，使所得沉淀中无Al(OH)3，则发生H++OH﹣＝H2O，Mg2++2OH﹣＝Mg(OH)2↓、Al3++4OH﹣＝AlO2﹣+2H2O，则需要n(NaOH)＝n(HCl)+2n(Mg)+4n(Al)＝0.45mol+2×0.15mol+4×0.15mol＝1.35mol，V(NaOH)＝＝0.45L＝450mL，故答案为：450。