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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．

练习册系列答案
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13．亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O．
②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．
③160g•L -1NaOH溶液是指160gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L．
（1）160g•L-1 NaOH溶液的物质的量浓度为4mol/L．若要计算该溶液的质量分数，还需要的一个条件是该溶液的密度（用文字说明）．
（2）发生器中鼓入空气的作用可能是b（选填序号）．
a．将SO2氧化成SO3，增强酸性；b．稀释ClO2以防止爆炸；
d．将NaClO3氧化成ClO2
（3）吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H2O2分解．
（4）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是连续测定吸收塔内溶液的pH
（5）吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中．除H2O2外，还可以选择的还原剂是a（选填序号）．
a．Na2O2         b．Na2S          c．FeCl2
（6）从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是bed（选填序号）．
a．蒸馏b．蒸发c．灼烧d．过滤e．冷却结晶
要得到更纯的NaClO2•3H2O晶体必须进行的操作是重结晶（填操作名称）．
14．下列说法正确的是（　　）
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
11．化学在人类社会发展中起着重要的作用，请你分析下列四个选项中化学学科不涉及的研究领域是（　　）
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
18．有一种白色粉末，含有下列阴离子和阳离子中的几种，阴离子：S2-、NO3-、SO42-、CO32-、MnO4-，阳离子：Na+、Al3+、Ba2+、Fe3+、NH4+，将该白色粉末进行下列实验，观察到的现象如下：
a．取少量粉末加水振荡，现象是：全部溶解、溶液无色透明
b．向所得溶液中慢慢滴入氢氧化钠并加热，现象是：无明显现象
c．取少量粉末加盐酸，现象是：无明显现象
d．取少量粉末加稀硫酸和稀硝酸混合液，现象是：有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成．
根据实验推断
（1）从a实验中可推断粉末中一定没有MnO4-、Fe3+离子；
（2）从b实验中可推断粉末中一定没有Al3+、NH4+离子；
（3）从c实验中可推断粉末中一定没有CO32-、S2-离子；
（4）从d实验中可推断粉末中必定含有Ba2+离子；
（5）综上所述，粉末中还可能含有Na+、NO3-离子．
8．已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如表：
弱电解质H2CO3NH3•H2O
电离平衡常数Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11Kb=1.77×10-5
现有常温下0.1mol•L-1的（NH4）2CO3溶液，
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）
15．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）
①称取过氧化钠固体2.00g
②把这些过氧化钠固体放入气密性良好的气体发生装置中
③向过氧化钠中滴加水，用某一量筒排水集气，量筒内液面在112mL处恰好与水槽内液面相平
④将烧瓶中的液体转移到250mL的容量瓶中，洗涤并将洗涤液也转入容量瓶，然后加入蒸馏水，定容，使液面恰好与刻度相切
⑤取25.00mL容量瓶中的液体，放入锥形瓶中，用过量的稀硫酸酸化，然后用0.01mol/L的KMnO4溶液去滴定，至终点时用去了24.20mLKMnO4溶液（此时锰全部以Mn2+ 存在）
（1）有500mL、250mL、150mL的量筒备用，应选用量程为150mL的量筒．
（2）在步骤③测量气体体积时，必须待烧瓶和量筒内的气体都冷却到室温时进行，若此时量筒内的液面高于水槽中液面（如图），立即读数会使Na2O2的纯度偏高（填“偏高”“偏低”或“不变”）；应进行的操作是应慢慢把量筒往下移，使量筒中液面恰好与水槽中液面相平．
（3）在步骤⑤中反应的离子方程式是2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O判定滴定达到终点的依据是滴入最后一滴溶液刚好由无色变为浅紫红色，且在半分钟内不褪色．
（4）该过氧化钠的纯度为62.6%．（保留一位小数；实验中得到的气体体积均看作为标准状况下）
12．某研究性学习小组，利用固体Na2SO3与H2SO4反应，制备SO2气体并进行有关性质探究实验．除固体Na2SO3和中等浓度的H2SO4外，可供选择的试剂还有：
①溴水   ②浓H2SO4   ③品红试液   ④紫色石蕊试液   ⑤澄清石灰水   ⑥NaOH溶液
回答下列问题：
（1）欲验证SO2的漂白作用，应将SO2气体通入③中（填物质编号），观察到的现象是品红溶液红色褪去；
（2）欲验证SO2的还原性，应将SO2气体通入①中（填物质编号），观察到的现象是溴水褪色；
（3）实验室为防止多余的SO2污染环境，需对SO2进行尾气处理，所选用的试剂是⑥（填物质编号）．
13．一定量的Mg和A1分别与足量的盐酸反应，两者生成的氢气的物质的量相等，则加入的Mg和A1的物质的量之比为多少？

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