Question

利用废旧铝合金（主要成分：Al、Fe、Mg）易拉罐制备钾明矾晶体[KAl（SO₄）₂?12H₂O，式量474]．制备步骤如下：
步骤1、铝片的准备
①去除易拉罐表面的漆膜：②用剪刀剪成小铝片，称2克备用
步骤2、钾明矾的制备
方案一：
方案二：
相关信息如下：
①钾明矾为正八面体晶型，有玻璃光泽，密度1.757g/cm³熔点92.5℃．64.5℃时失去9分子结晶水，200℃时失去12分子结晶水，溶于水，难溶于乙醇．
②相关物质的溶解度：

物质/温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
K2SO4	7.4	9.2	11.1	12.97	14.8	16.6	18.7	19.8	21.4	22.4	24.1
Al2（SO4）3?18H2O	31.2	33.5	36.4	40.4	45.7	52.2	59.2	66.2	73.1	86.8	89.0
KAl（SO4）2?12H2O	3.0	4.0	5.9	8.4	11.7	17.0	24.8	40.0	71.0	109.0	154.0

请回答下列问题：
（1）下列方法不能去除易拉罐表面漆膜（主要成分为烃类化合物）的方法是

 

A．灼烧  B．饱和碳酸钠溶液浸泡  C．砂纸打磨    D．有机溶荆浸泡
（2）方案一中的硫酸浓度不宜过稀也不宜过浓，原因是

 

；蒸发浓缩后的操作步骤是

 

、

 

、洗涤、干燥；干燥时应控制温度

 

．
（3）实际实验中往往采用方案二，写出其可能的两条理由

 

；方案二制备钾明矾晶体时不再加入K₂SO₄饱和溶液的原因是

 

（用方程式表示）．
（4）下列关于抽滤的说法正确的是

 

．
A．该方法适用于所有固体与液体的分离
B．向布氏漏斗中转移混合物时应先用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀
C．抽滤中的吸滤瓶外表形状与锥形瓶十分相似，但厚度要比锥形瓶要厚一些
D．安装好仪器，将滤纸放入布氏漏斗内，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上
（5）最后得到钾明矾晶体质量为31.5g，产率为

 

．（保留3位有效数字）

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,铝的化学性质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）易拉罐表面漆膜（主要成分为烃类化合物），根据烃类化合物的性质分析；
（2）根据浓度对反应速率的影响，以及浓硫酸使Al钝化的性质分析；从溶液中提取溶质晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；温度在64.5℃时钾明矾晶体会失去9分子结晶水；
（3）方案一加硫酸溶解时，Mg、Fe均转化为易溶性的硫酸盐，方案一中反应速率较慢；K[Al（OH）₄]和H₂SO₄反应会生成K₂SO₄；
（4）A．该方法适用于不溶性固体与液体的分离；
B．根据抽滤的操作分析；
C．抽滤时吸滤瓶中压强较小，所以厚度要比锥形瓶要厚一些，防止被大气压压坏；
D．安装好仪器，将滤纸放入布氏漏斗内，滴加蒸馏水使滤纸与漏斗连接紧密；
（5）根据铝原子守恒计算出理论上2克铝完全转化为KAl（SO₄）₂?12H₂O的质量，再用实际的钾明矾晶体质量除以理论值即得到产率．

解答： 解：（1）易拉罐表面漆膜（主要成分为烃类化合物），烃类化合物易燃烧、易溶于有机溶剂、易被砂纸打磨掉，所以为了去除易拉罐表面漆膜可以采用灼烧、砂纸打磨、有机溶荆浸泡等方法，烃类化合物难溶于饱和碳酸钠溶液浸泡；
故答案为：B；
（2）浓度越大反应速率越大，则硫酸浓度不能过稀，过稀反应速率过慢，但是浓硫酸能使铝钝化，所以浓度也不能过高；从溶液中提取溶质晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；温度在64.5℃时钾明矾晶体会失去9分子结晶水，所以干燥晶体是时应控制温度64.5℃以下；
故答案为：硫酸浓度过稀反应速率过慢，浓度过高会使铝片钝化；冷却结晶；过滤；64.5℃以下；
（3）方案一加硫酸溶解时，Mg、Fe均转化为易溶性的硫酸盐，制备得到的所以钾明矾晶体中含有较多的杂质；铝与稀硫酸的反应速率较慢，所以方案一中反应速率较慢；K[Al（OH）₄]和H₂SO₄反应会生成K₂SO₄，其反应的离子方程为：2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
故答案为：；2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
（4）A．该方法适用于不溶性固体与液体的分离，并不适用于所有的固体与液体的分离，故A错误；
B．向布氏漏斗中转移混合物时应先用倾析法转移溶液，然后开大水龙头，使吸滤瓶中气压减小，加快过滤的速度，待溶液快流尽时再转移沉淀，故B正确；
C．抽滤中的吸滤瓶外表形状与锥形瓶十分相似，抽滤时吸滤瓶中压强较小，所以厚度要比锥形瓶要厚一些，防止被大气压压坏，故C正确；
D．安装好仪器，将滤纸放入布氏漏斗内，滴加蒸馏水使滤纸与漏斗连接紧密，向布氏漏斗中转移混合物后，再开水龙头，抽气，故D错误．
故答案为：BC；
（5）设2克铝完全反应生成的钾明矾晶体质量为xg；
 Al～～～～KAl（SO₄）₂?12H₂O
 27           474
 2g            xg
则x=

2g×474

27

=35.1g，
所以钾明矾产率为

31.5g

35.1g

×100%=89.7%；
故答案为：89.7%．

点评：本题考查了物质的制备实验方案设计，涉及实验方案评价、实验条件的选择、离子方程式的书写、抽滤实验操作、原子守恒在计算中的应用等，题目难度中等，题目考查的知识点较多，侧重于基础知识应用的考查和实验探究能力的考查．