Question

15．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：

温度（℃） 物质	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
K2SO4	7.4	9.2	11.1	12.97	14.8	16.6	18.17	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B．
A．灼烧B．饱和碳酸钠溶液浸泡C．砂纸打磨D．有机溶剂浸泡
（2）方案一中的硫酸浓度不宜过稀也不宜过浓，原因是硫酸浓度过稀反应速率过慢，浓度过高会使铝片钝化；蒸发浓缩后的操作步骤是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；干燥时应控制温度64.5℃以下．
（3）实际实验中往往采用方案二，写出其可能的两条理由①方案一制备晶体中含有较多铁镁硫酸盐等杂质；②方案一反应速率较慢；方案二制备钾明矾晶体时为什么不再加入K₂SO₄饱和溶液？2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O（用方程式表示）
（4）最后得到钾明矾晶体质量为 31.5g，产率为89.7%．（保留3位有效数字）

Answer 1

分析 （1）烃类化合物易燃烧、易溶于有机溶剂、易被砂纸打磨掉；
（2）氢离子浓度大，反应速率快，但浓硫酸使Al钝化；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）根据铝原子守恒计算出理论上2克铝完全转化得到KAl（SO₄）₂•12H₂O的理论质量，再用钾明矾晶体实际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，不需要再加入K₂SO₄饱和溶液，其反应的离子方程为：2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
故答案为：①方案一制备晶体中含有较多铁镁硫酸盐等杂质；②方案一反应速率较慢；2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
（4）设2克铝完全反应生成的钾明矾晶体质量为x，则：
Al～～～～KAl（SO₄）₂•12H₂O
27             474
2g              x
则x=$\frac{2g×474}{27}$=35.1g，
所以钾明矾产率为$\frac{31.5g}{35.1g}$×100%=89.7%；
故答案为：89.7%．

点评 本题考查了物质的制备实验，涉及实验方案评价、实验条件的选择、离子方程式的书写、产率计算等，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．