题目内容
3．KAl（SO4）2•12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛．实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如图所示．回答下列问题：易拉罐$→_{微热、过滤}^{试剂①}$滤液A$\stackrel{NH_{4}HCO_{3}}{→}$沉淀B$→_{K_{2}SO_{4}}^{稀H_{2}SO_{4}}$产物
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用d（填标号）．
A．HCl溶液 B．H2SO4溶液 C．氨水 D．NaOH溶液
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑．
（3）沉淀B的化学式为Al（OH）3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3+水解，使溶液中H+浓度增大．
（4）已知：Kw=1.0×10-14，Al（OH）3?AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13．Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于20．
分析 易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液，并通过过滤除去Fe、Mg等杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进AlO2-水解生成Al（OH）3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾；
（1）铝是两性金属能与强酸、强碱反应，而Mg、Fe只能溶解于酸，据此选择试剂；
（2）用NaOH溶液溶解Al生成偏铝酸钠及氢气，据此写出反应化学方程式；
（3）滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进AlO2-水解生成Al（OH）3沉淀；Al3+水解使明矾溶液显酸性；
（4）Al（OH）3沉淀溶解在NaOH溶液里发生的反应为Al（OH）3+OH-?AlO2-+2H2O，结合水的离子积和氢氧化铝的电离平衡常数计算此反应的平衡常数．
解答 解：易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液，并通过过滤除去Fe、Mg等杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进AlO2-水解生成Al（OH）3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾；
（1）根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂质，
故答案为：d；
（2）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；
故答案为：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；
（3）滤液中加入NH4HCO3溶液后，电离出的NH4+和HCO3-均能促进AlO2-水解，反应式为NH4++AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+NH3•H2O，生成Al（OH）3沉淀；因Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，则明矾水溶液显酸性；
故答案为：Al（OH）3；Al3+水解，使溶液中H+浓度增大；
（4）Al（OH）3?AlO2-+H++H2O①H2O?H++OH-②，①-②可得Al（OH）3+OH-?AlO2-+2H2O，则Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数=K÷Kw=$\frac{2.0×1{0}^{-13}}{1.0×1{0}^{-14}}$=20．
故答案为：20．
点评 本题以铝制备明矾为载体，考查物质的制备与设计、以及分离提纯实验操作，涉及反应原理的探究及溶解平衡与水电离平衡常数的应用、盐类水解等，属基础知识综合应用的考查，题目难度中等，易错点为（4）平衡常数的计算．
| A． | 22.4升氧气中一定含有阿伏加德罗常数个氧分子 | |
| B． | 1摩氧气的质量是32克 | |
| C． | 1摩氧气与1摩二氧化碳中的原子个数相等 | |
| D． | H2SO4的摩尔质量是98克 |
| A． | 开发新的能源 | B． | 合成新的物质 | ||
| C． | 研究物体运动规律 | D． | 防治环境污染 |
| 弱电解质 | H2CO3 | NH3•H2O |
| 电离平衡常数 | Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11 | Kb=1.77×10-5 |
①该溶液呈碱性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是由于NH3•H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数，因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度，溶液呈碱性
②该（NH4）2CO3溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是BE．
A．c（NH4+）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（NH3•H2O）
B．c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3-）+c（OH-）+c（CO32-）
C．c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）=0.1mol/L
D．c（NH4+）+c（NH3•H2O）=2c（CO32-）+2c（HCO3-）+2c（H2CO3）
E．c（H+）+c（HCO3-）+c（H2CO3）=c（OH-）+c（NH3•H2O）
Na2O2与水的反应实际是Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2，反应放热使部分H2O2受热分解：2H2O2═2H2O+O2↑．为了测定某过氧化钠固体的纯度，做如下实验（假设杂质不参加反应）