Question

NH₄Al（SO₄）₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品，工业上常用铝土矿（主要成分为Al₂O₃）来生产铵明矾NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，其工艺流程图如下．

（1）流程图中X的电子式

 

，Y为

 

（填化学式）溶液
（2）反应Ⅱ的离子方程式为

 

（3）流程中可以循环使用的物质的名称是

 

（4）反应Ⅵ的化学方程式为

 

（5）对铵明矾NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O高温分解的气体产物的预测不合理的是

 

．
A．NH₃、N₂、SO₂、H₂O       B．NH₃、SO₃、H₂O
C．NH₃、SO₂、H₂O          D．NH₃、N₂、SO₃、SO₂、H₂O
（6）若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量．若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1，则投料时铝土矿中Al₂O₃和H₂SO₄的物质的量之比为

 

．
（7）向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，不可能发生的反应是

 

．
A．4NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═2（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+Al₂（SO₄）₃+2Al（OH）₃↓
B．2NH₄Al（SO₄）₂+4Ba（OH）₂═（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+Ba（AlO₂）₂
C．2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓
D．NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂═NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,镁、铝的重要化合物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）根据反应Ⅱ中通入的是CO₂气体，可见反应所加X是碱溶液，而不是酸溶液，由工艺流程转化可知，Y为H₂SO₄，反应Ⅴ生成NH₄HSO₄；
（2）由工艺流程转化可知，反应Ⅱ为向含有AlO₂^-的反应Ⅰ的滤液中通入过量CO₂气体，使AlO₂^-完全转化为Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反应生成Al（OH）₃与HCO₃^-；
（3）由工艺流程转化可知，Y为H₂SO₄，反应Ⅴ生成NH₄HSO₄，反应Ⅳ中NH₄HSO₄转化为铵明矾，反应Ⅵ也产生NH₄HSO₄，可见NH₄HSO₄可以在反应中循环使用；
（4）由工艺流程转化可知，反应Ⅵ是H₂O与（NH₄）₂S₂O₈反应产生H₂O₂和NH₄HSO₄；
（5）A、生成N₂，N元素化合价升高，生成SO₂，S元素化合价降低，符合氧化还原反应原理，预测合理；B、生成NH₃、SO₃、H₂O，为非氧化还原反应，预测合理；
C、生成SO₂，S元素化合价降低，无元素化合价升高，不符合氧化还原反应原理，预测不合理；
D、既有元素化合价升高，也有元素化合价降低，预测合理；
（6）设制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物质的量都是1 mol，然后依据铝离子与硫酸根的关系回答即可；
（7）向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，发生SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，同时发生Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，如OH^-过量，则依次发生NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可设NH₄Al（SO₄）₂为2mol，根据相关离子的物质的量判断可能发生的反应．

解答： 解：（1）根据反应Ⅱ中通入的是CO₂气体，可见反应所加X是碱溶液，而不是酸溶液，X为NaOH溶液或其他强碱性溶液，氢氧化钠的电子式为：，由工艺流程转化可知，Y为H₂SO₄，反应Ⅴ生成NH₄HSO₄，故答案为：；H₂SO₄；
（2）由工艺流程转化可知，反应Ⅱ为向含有AlO₂^-的反应Ⅰ的滤液中通入过量CO₂气体，使AlO₂^-完全转化为Al（OH）₃，在溶液中CO₂、AlO₂^-、H₂O反应生成Al（OH）₃与HCO₃^-，反应离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-，故答案为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
（3）由工艺流程转化可知，Y为H₂SO₄，反应Ⅴ生成NH₄HSO₄，反应Ⅳ中NH₄HSO₄转化为铵明矾，反应Ⅵ也产生NH₄HSO₄，可见NH₄HSO₄可以在反应中循环使用，故答案为：硫酸氢铵；
（4）由工艺流程转化可知，反应Ⅵ是H₂O与（NH₄）₂S₂O₈反应产生H₂O₂和NH₄HSO₄，反应方程式为（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，
故答案为：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；
（5）A、生成N₂，N元素化合价升高，生成SO₂，S元素化合价降低，符合氧化还原反应原理，预测合理；
B、生成NH₃、SO₃、H₂O，为非氧化还原反应，预测合理；
C、生成SO₂，S元素化合价降低，无元素化合价升高，不符合氧化还原反应原理，预测不合理；
D、既有元素化合价升高，也有元素化合价降低，预测合理；
故答案为：C；
（6）设制得的Al₂（SO₄）₃和NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O的物质的量都是1 mol，则Al³⁺共3 mol，SO₄^2-共5 mol，根据Al³⁺和SO₄^2-守恒原理可得，加入Al₂O₃和H₂SO₄的物质的量之比为：

3

2

：5=3：10，故答案为：3：10；
（7）设NH₄Al（SO₄）₂为2mol，溶液中含有2molNH₄⁺、2molAl³⁺、4molSO₄^2-，
Al³⁺完全沉淀时，需要3molBa（OH）₂，此时发生2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=（NH₄）₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，故C正确；
如SO₄^2-完全反应，则需要4molBa（OH）₂，此时发生NH₄Al（SO₄）₂+2Ba（OH）₂=NH₃?H₂O+2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓，故D正确；
如Al³⁺完全转化为AlO₂^-，则需要5molBa（OH）₂，此时发生2NH₄Al（SO₄）₂+5Ba（OH）₂=2NH₃?H₂O+4BaSO₄↓+Ba（AlO₂）₂+4H₂O，
则

n[NH4Al(SO42-)]

n[Ba(OH)2]

=a＜2时，生成产物为（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al（OH）₃，可能含有Al₂（SO₄）₃，
同理a=2时，生成产物为NH₃?H₂O、BaSO₄和Al（OH）₃，
2＜a＜2.5时，生成产物为（NH₄）₂SO₄、BaSO₄↓、Al₂（SO₄）₃、Al（OH）₃和Ba（AlO₂）₂，
a=2.5时，生成产物为NH₃?H₂O、BaSO₄、Ba（AlO₂）₂、H₂O，
综上所述可知B错误．
故选B．

点评：本题主要考查的是学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、方程式书写、电解池等，难度中等，需要学生具备阅读获取信息能力、综合运用知识、信息分析问题解决问题能力．