Question

【题目】某校化学兴趣小组用如图所示过程除去硫酸铝中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少硫酸铝的损失。

请回答下列问题：

（1）混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，反应的离子方程式是________________、________________________________。

（2）能否用氨水代替氢氧化钠溶液____________，其原因是____________________________。

（3）溶液a中存在的离子有________________________，在溶液a中加入稀硫酸时需控制硫酸的量，其原因是__________________________________________，改进方法是__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋4OH－==AlO2-＋2H2O（或Al3＋＋3OH－==Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=== AlO2-＋2H2O） 不能 因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开 SO42－、K＋、AlO2-、OH－、Na＋ 因为Al(OH)3能与强酸反应，所以在加入稀硫酸时，需要控制硫酸的量 向溶液a中通入过量的二氧化碳气体。

【解析】

原硫酸铝溶液中加入足量的NaOH溶液时发生的反应有Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，所以溶液a中主要成分是NaAlO2、K2SO4、Na2SO4、NaOH。向溶液a中加稀硫酸时先是中和反应，再有Al(OH)3沉淀生成2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2SO4，但要控制加入的稀硫酸的用量，因为Al(OH)3能溶解于硫酸。沉淀c是Al(OH)3，再与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3。由此分析。

(1)原硫酸铝溶液中加入足量氢氧化钠溶液时发生反应的化学方程式为：Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，再根据离子方程式书写原则，将化学方程式改写成离子方程式为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O [ 或Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O ]，Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓。

(2)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，Al(OH)3不能溶解于氨水。不能用氨水代替氢氧化钠溶液，是因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开。

(3)原Al2(SO4)3溶液中加入足量的NaOH溶液时发生的反应有：Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+4H2O+3Na2SO4，MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4，因此溶液a中主要成分是NaAlO2、Na2SO4、K2SO4、NaOH，所以溶液a中存在的离子有AlO2-、SO42－、K＋、OH－、Na＋。Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，因为Al(OH)3能与强酸反应，所以在加入稀硫酸时，需要控制硫酸的量。因为Al(OH)3不会溶解于H2CO3等弱酸，可利用H2CO3制取Al(OH)3：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，能防止部分Al(OH)3转化成Al3＋，所以改进的方法是向溶液a中通入过量的二氧化碳气体。