题目内容
纳米氧化铝在陶瓷材料、电子工业、生物医药等方面有广阔的应用前景，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到．[已知：硫酸铝铵晶体的化学式为Al2（NH4）2（SO4）4?24H2O，相对分子质量为906]
（1）制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：
①检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是 ．
②上述流程中，“分离”所包含的操作依次为： 、 、过滤、洗涤、干燥．
（2）取4.53g 硫酸铝铵晶体加热分解，最终剩余0.51g Al2O3固体．加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．
请通过计算确定400℃时剩余固体成分的化学式（写出计算过程）．
（1）制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：
①检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是
②上述流程中，“分离”所包含的操作依次为：
（2）取4.53g 硫酸铝铵晶体加热分解，最终剩余0.51g Al2O3固体．加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．
请通过计算确定400℃时剩余固体成分的化学式（写出计算过程）．
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计
专题：实验设计题
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，氢氧化铝与硫酸混合反应生成硫酸铝溶液，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，
（1）①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+；
②由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等；
（2）计算晶体中水的质量，根据固体质量差，计算晶体中剩余结晶水的质量，进而计算剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O），据此书写化学式．
（1）①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+；
②由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等；
（2）计算晶体中水的质量，根据固体质量差，计算晶体中剩余结晶水的质量，进而计算剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O），据此书写化学式．
解答：
解：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，氢氧化铝与硫酸混合反应生成硫酸铝溶液，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；
（1）①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；
②由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（2）取4.53g硫酸铝铵晶体的物质的量为
=0.005mol，
4.53g硫酸铝铵晶体中水的质量为0.005mol×24×18g/mol=2.16g，
加热400℃时固体质量减少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固体中结晶水的物质的量为
=0.005mol．
剩余固体中n[（NH4）2Al2（SO4）4]：n（H2O）=0.005mol：0.005mol=1：1，
故400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
答：400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
（1）①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；
②由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（2）取4.53g硫酸铝铵晶体的物质的量为
| 4.53g |
| 906g/mol |
4.53g硫酸铝铵晶体中水的质量为0.005mol×24×18g/mol=2.16g，
加热400℃时固体质量减少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固体中结晶水的物质的量为
| 2.16g-2.07g |
| 18g/mol |
剩余固体中n[（NH4）2Al2（SO4）4]：n（H2O）=0.005mol：0.005mol=1：1，
故400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
答：400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
点评：本题考查镁铝及其化合物的性质，对工艺流程理解、常用化学用语、盐类水解、物质的分离提纯与离子检验、化学计算等，综合性较大，难度较高，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．
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