题目内容
17．工业上以Al（OH）3、H2SO4、（NH4）2SO4（含FeSO4）为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如图1所示：
回答下列问题：
（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（2）已知：25℃时，KW=1.0×10-14，Kb（NH3•H2O）=1.75×10-5．在（NH4）2SO4溶液中，存在如下平衡：
NH4++H2O?NH3•H2O+H+，则该反应的平衡常数为5.7×10-10．
（3）NH4Al（SO4）2溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为NH4Al（SO4）2+5NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+3H2O+NaAlO2+2Na2SO4．
（4）固体NH4Al（SO4）2•12H2O在加热时，固体残留率随温度的变化如图2所示．633℃时剩余固体的成分为Al2（SO4）3．
（5）综上分析，流程图中M混合气体的主要成分的化学式为NH3、H2O、SO3．M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是浓硫酸．
分析 Al（OH）3、H2SO4发生反应为2Al（OH）3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O；
工业（NH4）2SO4（含FeSO4）溶于水，然后向溶液中加入双氧水，双氧水具有氧化性、硫酸亚铁具有还原性，二者发生氧化还原反应生成铁离子和水，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，将得到的溶液中加入氨水，调节溶液的pH，使铁离子转化为Fe（OH）3沉淀，然后过滤得到滤渣；将滤液加入硫酸铝溶液中，通过分离得到固体NH4Al（SO4）2•12H2O，加热固体NH4Al（SO4）2•12H2O，该物质分解生成M和含铝物质，
（1）硫酸铵中含有硫酸亚铁，亚铁离子被双氧水氧化成铁离子；
（2）根据NH4++H2O?NH3•H2O+H+，K=$\frac{c（H{\;}^{+}）•c（N{H}_{3}•H{\;}_{2}O）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（H{\;}^{+}）•c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）•c（O{H}^{-}）}$=$\frac{K{\;}_{W}}{K{\;}_{b}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$，据此解答；
（3）NH4Al（SO4）2溶液与过量NaOH溶液反应生成氨气和偏铝酸钠；
（4）633℃时剩余固体质量分数是反应前的37.75%，根据硫酸铝铵晶体分解情况分析，得出化学式；
（5）M的主要成分的化学式是NH3、H2O、SO3 ；可以用浓硫酸吸收生成硫酸铵，以便重复利用．
解答 解：（1）亚铁离子被氧化双氧水成铁离子，根据化合价升降相等配平方程式，离子方程式是：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
故答案是：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（2）根据NH4++H2O?NH3•H2O+H+，K=$\frac{c（H{\;}^{+}）•c（N{H}_{3}•H{\;}_{2}O）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（H{\;}^{+}）•c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）•c（O{H}^{-}）}$=$\frac{K{\;}_{W}}{K{\;}_{b}（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）}$=$\frac{1.0×10{\;}^{-14}}{1.75×10{\;}^{-5}}$=5.7×10-10，
故答案为：5.7×10-10；
（3）NH4Al（SO4）2溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为：NH4Al（SO4）2+5NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+3H2O+NaAlO2+2Na2SO4，
故答案是：NH4Al（SO4）2+5NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+3H2O+NaAlO2+2Na2SO4；
（4）假设有1mol硫酸铝铵晶体，摩尔质量是453g/mol，质量是453g，最后得到的是氧化铝，硫酸铝铵晶体加热过程中会分解，分别生成了水、氨气、三氧化硫；
当结晶水完全失去时，剩余固体与原始固体的质量百分比是：$\frac{18×12}{453}$×100%≈52.32%，大于这个值，说明结晶水没有完全失去；
当温度继续升高，硫酸铝铵中的硫酸铵开始分解生成氨气和三氧化硫，硫酸铵完全分解时，剩余物为硫酸铝，剩余固体与原始固体的质量百分比是：$\frac{171}{453}$×100%≈37.75%；当比值大于37.75%时，硫酸铵没有完全分解，当等于这个比值，说明硫酸铵恰好分解完全，小于这个比值，硫酸铝开始分解；故B点剩余固体是硫酸铝；
故答案是：Al2（SO4）3；
（5）综上分析，流程图中M的主要成分的化学式为NH3、H2O、SO3 ；可以用浓硫酸吸收生成硫酸铵重复使用；
故答案是：NH3、H2O、SO3 ； 浓硫酸．
点评 本题考查了以Al（OH）3、H2SO4、工业（NH4）2SO4（含FeSO4）为原料制备透明氧化铝陶瓷的方法，关键提分析、理解题中信息，根据所学化学知识完成，本题难度中等．
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①、②、③3个-OH的酸性由强到弱的顺序是：
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．| A． | CO2是形成酸雨的主要物质 | |
| B． | CO2导致温室效应，是一种大气污染物 | |
| C． | CO2（g）+C（s）$\stackrel{高温}{?}$2CO（g）△H＞0，高温有利于该反应自发进行 | |
| D． | 实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 |
某学生欲通过实验方法验证 Fe2+的性质．（1）该同学在实验前，依据Fe2+的还原性，填写了表格．
| 实验操作 | 预期现象 | 反应的离子方程式 |
| 向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸，振荡 | 试管中产生红综色气体，溶液颜色逐渐变黄 | Fe2++NO${\;}_{3}^{-}$+2H+═Fe3++NO2↑+H2O |
（2）向原新制FeSO4溶液和反应溶液后溶液中均加入KSCN溶液，前者不变红色，后者变红．该现象的结论是Fe2+被硝酸氧化为Fe3+．
（3）该同学通过查阅资料，认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe3+或Fe2+发生反应而得到的．为此他利用如图装置（气密性已检验，尾气处理装置略）进行探究．
ⅰ打开活塞a、关闭b，并使甲装置中反应开始后，观察到丙中溶液逐渐变为深棕色，而丁中溶液并无明显变化．
ⅱ打开活塞b、关闭a，一段时间后再停止甲中反应．ⅲ为与ⅰ中实验进行对照，更换丙丁后，使甲中反应继续，观察到的现象与步骤ⅰ中相同．
①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；
②装置乙的作用是使NO2转化为NO；
③步骤ⅱ目的是排出乙右侧装置中残留的NO2；
④该实验可得出的结论是溶液的深棕色是由Fe2+与NO或NO2作用得到．
（4）该同学重新进行（1）中实验，观察到了预期现象，其实验操作是向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液，振荡．
| A． | 过量的CO2通入NaOH溶液中：CO2+2OH-=CO32 -+H2O | |
| B． | 氨水中通入过量CO2：2NH3•H2O+CO2=2NH4++CO32-+H2O | |
| C． | 饱和碳酸氢钙溶液中加入饱和氢氧化钙溶液：Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O | |
| D． | NaHCO3溶液中加入过量的Ca（OH）2溶液：2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+2H2O+CO32 - |
为探究Fe（NO3）2等硝酸盐热分解产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习：