Question

高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组研究用以下流程制取高纯度氧化铝：

根据上述流程图填空：
（1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe²⁺．请写出在除去Fe²⁺离子的过程中，发生的主要反应的离子方程式

 

．
（2）通常条件下K_sp〔Fe（OH）₃〕=4.0×10^-38，除杂后溶液中c（Fe³⁺）约为

 

．
（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是

 

．
（4）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）．母液不能蒸干的原因是

 

．
（5）“分离”操作的名称是

 

  （填字母代号）．A．蒸馏       B．分液       C．过滤
（6）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，离子浓度最大的离子是

 

，离子浓度最小的离子是

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：（1）H₂O₂溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子在氨水存在的条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀；
（2）根据氢氧化铁的溶度积及PH=8计算出铁离子浓度；
（3）铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝；
（4）蒸干会析出可溶性杂质的析出，且Al³⁺水解程度增大；
（5）将晶体与溶液分离的操作是过滤；
（6）根据题中所给的化学式，利用铵根和铝离子水解进行解答即可．

解答： 解：（1）检验Fe²⁺是否除尽的实验操作是：取少量除杂后的滤液，加适量H₂O₂溶液，振荡，滴加KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe²⁺已除尽，
故答案为：取少量除杂后的滤液，加适量H₂O₂溶液，振荡，滴加KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe²⁺已除尽；
（2）K_SP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，PH=8，溶液中氢氧根离子浓度为：1×10^-6mol/L，c（Fe³⁺）=

4.0×10-38

(1×10-6)3

mol/L=4.0×10^-20mol/L，
故答案为：4.0×10^-20mol/L；
（3）由于铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制了铝离子的水解，故答案为：抑制Al³⁺水解；
（4）由于蒸干会析出可溶性杂质的析出，且Al³⁺水解程度增大，所以母液不能蒸干，故答案为：减少可溶性杂质的析出及Al³⁺水解；
（5）通过过滤，将硫酸铝晶体从溶液中分离，所以C正确；
故选C；
（6）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，未水解前，c（Al³⁺）=c（NH₄⁺）=0.1mol/L，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，故水解后浓度均小于0.1mol/L，c（SO₄^2-）=0.2mol/L，0.2＞0.1，故答案为：SO₄^2-；OH^-．

点评：本题考查工艺流程、离子检验、盐类水解、对条件的控制选择、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．