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【题目】铵明矾是一种广泛应用与医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品。以高岭土(含SiO2、Al2O3、少量Fe2O3等)为原料制备硫酸铝晶体Al2(SO4)318H2O]和铵明矾NH4Al(SO4)212H2O]的工艺流程如下图所示。

请回答下列问题:

(1)高岭土首先需要灼烧,实验室灼烧高岭土所需的实验仪器有_________________(填字母)。

a.蒸发皿 b.泥三角 c.漏斗 d.酒精灯 e.三脚架 f.坩埚 g.烧杯 h.试管

(2)研究发现,随着酸熔温度升高,氧化铝的溶出率增大,但若酸熔时温度过高(超过240℃),SiO2不仅会消耗硫酸,导致氧化铝溶出率下降,还会同时产生高温的腐蚀性气体,该副反应的化学方程式为_____

(3)要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3+,应采取的实验方法为________;滤渣2的主要成分为______(填化学式)。

(4)中和结晶操作是将过滤出硫酸铝晶体后的滤液,先用硫酸调节酸铝比(溶液中游离硫酸和硫酸铝的物质的量之比),再用氨水中和至一定的pH值即可析出铵明矾晶体,写出该过程中的总反应方程式_______

【答案】 b d e f SiO2+H2SO4(浓) H2SiO3+SO3 取少量除铁后的滤液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色则含Fe3+,否则不含Fe3+ Fe(OH)3 Al2(SO4)3+H2SO4 +2NH3H2O +22H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓或Al2(SO4)3 +H2SO4 +2NH3 +24H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓

【解析】高岭土用浓硫酸溶解,Al2O3、Fe2O3反应得到Al2(SO4)3 、Fe2(SO4)3 ,SiO2不与硫酸反应,过滤得到滤渣1SiO2,滤液中含有Al2(SO4)3 、Fe2(SO4)3 及剩余的硫酸,研究发现,随着酸熔温度升高,氧化铝的溶出率增大,但若酸熔时温度过高(超过240℃),SiO2不仅会消耗硫酸,导致氧化铝溶出率下降,还会同时产生高温的腐蚀性气体为三氧化硫,该副反应的化学方程式为SiO2+H2SO4(浓)H2SiO3+SO3↑;向滤液中加入物质除去Fe元素,然后过滤,则滤渣2为氢氧化铁,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶和过滤得到硫酸铝晶体,用硫酸调节酸铝比(溶液中游离硫酸和硫酸铝的物质的量之比),再用氨水中和至一定的pH值即可析出铵明矾晶体,反应方程式为Al2(SO4)3+H2SO4 +2NH3H2O +22H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓或Al2(SO4)3 +H2SO4 +2NH3 +24H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓

(1)高岭土首先需要灼烧,实验室灼烧高岭土所需的实验仪器有盛放药品的仪器坩埚、泥三角、用于加热的仪器酒精灯、盛放泥三角的仪器三脚架,故选bdef;(2)副反应的化学方程式为SiO2+H2SO4(浓) H2SiO3+SO3(3)要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3,应采取的实验方法为 取少量除铁后的滤液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色则含Fe3+,否则不含Fe3+;滤渣2的主要成分为Fe(OH)3(填化学式)。(4)总反应方程式Al2(SO4)3+H2SO4 +2NH3H2O +22H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓或Al2(SO4)3 +H2SO4 +2NH3 +24H2O=2[NH4Al(SO4)212H2O]↓。

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