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【题目】某校化学兴趣小组用如图所示过程除去硫酸铝中含有的Mg2、K杂质离子并尽可能减少硫酸铝的损失。

请回答下列问题:

(1)混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,反应的离子方程式是________________________________________________

(2)能否用氨水代替氢氧化钠溶液____________,其原因是____________________________

(3)溶液a中存在的离子有________________________,在溶液a中加入稀硫酸时需控制硫酸的量,其原因是__________________________________________,改进方法是__________________________________________________________

【答案】Mg2+2OH===Mg(OH)2 Al34OH==AlO2-2H2O(或Al33OH==Al(OH)3Al(OH)3OH=== AlO2-2H2O 不能 因为在Al3与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3Mg(OH)2分开 SO42、K、AlO2-、OH、Na 因为Al(OH)3能与强酸反应,所以在加入稀硫酸时,需要控制硫酸的量 向溶液a中通入过量的二氧化碳气体。

【解析】

原硫酸铝溶液中加入足量的NaOH溶液时发生的反应有Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4,MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4所以溶液a中主要成分是NaAlO2、K2SO4、Na2SO4、NaOH。向溶液a中加稀硫酸时先是中和反应,再有Al(OH)3沉淀生成2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2SO4但要控制加入的稀硫酸的用量,因为Al(OH)3能溶解于硫酸。沉淀cAl(OH)3,再与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3由此分析。

(1)原硫酸铝溶液中加入足量氢氧化钠溶液时发生反应的化学方程式为:Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4,MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4,再根据离子方程式书写原则,将化学方程式改写成离子方程式为:Al3++4OH-=AlO2-+2H2O [ Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O ],Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓。

(2)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,Al(OH)3不能溶解于氨水。不能用氨水代替氢氧化钠溶液,是因为在Al3+与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3Mg(OH)2分开

(3)Al2(SO4)3溶液中加入足量的NaOH溶液时发生的反应有:Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4,MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4,因此溶液a中主要成分是NaAlO2、Na2SO4、K2SO4、NaOH,所以溶液a中存在的离子有AlO2-、SO42、K、OH、Na。Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,因为Al(OH)3能与强酸反应,所以在加入稀硫酸时,需要控制硫酸的量。因为Al(OH)3不会溶解于H2CO3等弱酸,可利用H2CO3制取Al(OH)3:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-,能防止部分Al(OH)3转化成Al3,所以改进的方法是向溶液a中通入过量的二氧化碳气体

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