题目内容

19．高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组研究用以下流程制取高纯度氧化铝：

（1）“除杂”操作是加入H2O2后，然后用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中少量的Fe2+．
①酸性溶液中Fe2+与H2O2反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
②过滤操作中所得到滤渣主要成分的化学式为Fe（OH）3；
（2）检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法取少量过滤后溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液未变红色，说明杂质已经除尽．
（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化的目的是抑制（防止）Al3+水解．
（4）“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水），母液不能蒸干的原因是减少可溶性杂质的析出及Al3+水解，防止晶体失去结晶水，避免可溶性杂质结晶析出．
（5）铵明矾晶体的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，c（NH4+）、c（Al3+）、c（SO42-）三种离子浓度由大到小的顺序为c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（Al3+）．

分析 由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液PH值，Fe3+使转化为Fe（OH）3，过滤后滤液主要含硫酸铵，再将硫酸铵和硫酸铝溶液混合反应，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等最终得到硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体热分解得到氧化铝．
（1）①酸性溶液中Fe2+与H2O2反应，过氧化氢具有氧化性氧化亚铁离子为铁离子，结合电荷守恒和原子守恒配平书写；
②H2O2溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子在氨水存在的条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀；
（2）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液PH值，Fe3+使转化为Fe（OH）3，过滤后的滤液中可能含有Fe3+，用KSCN溶液检验是否含有Fe3+；
（3）铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝；
（4）蒸干会析出可溶性杂质的析出，且Al3+水解程度增大，防止晶体失去结晶水，避免可溶性杂质结晶析出；
（5）根据题中所给的化学式，利用铵根和铝离子水解进行解答即可．

解答 解：（1）①酸性溶液中Fe2+与H2O2反应，过氧化氢具有氧化性氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
②H2O2溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子在氨水存在的条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀，反应的离子方程式：2Fe2++H2O2+4NH3•H2O=2Fe（OH）3↓+4NH4+，过滤操作中所得到滤渣主要成分氢氧化铁，
故答案为：Fe（OH）3；
（2）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液PH值，Fe3+使转化为Fe（OH）3，过滤后的滤液中可能含有Fe3+，取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽，
故答案为：取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽；
（3）由于铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制了铝离子的水解，
故答案为：抑制Al3+水解；
（4）由于蒸干会析出可溶性杂质的析出，且Al3+水解程度增大，防止晶体失去结晶水，避免可溶性杂质结晶析出，所以母液不能蒸干，
故答案为：减少可溶性杂质的析出及Al3+水解，防止晶体失去结晶水，避免可溶性杂质结晶析出；
（5）铵明矾晶体的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，未水解前，c（Al3+）=c（NH4+）=0.1mol/L，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，故水解后浓度均小于0.1mol/L，c（Al3+）＜c（NH4+），c（SO42-）=0.2mol/L，离子浓度为，c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（Al3+），
故答案为：c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（Al3+）．

点评 本题考查工艺流程、离子检验、盐类水解、对条件的控制选择、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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