题目内容
纳米氧化铝在陶瓷材料、电子工业、生物医药等方面有广阔的应用前景，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到．[已知：硫酸铝铵晶体的倾学式为（NH4）Al（SO4）n?12H2O]．制备硫酸铝铵晶体的实验流程如图（1）：
（1）检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是
（2）上述流程中，“分离”所包含的操作依次为：
（3）硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是
（4）写出上述“反应Ⅱ”中获得硫酸铝铵晶体的化学方程式
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，写出反应的离子方程式
（6）取4.53g硫酸铝铵晶体加热分解，加热过程中，固体质量随时间的变化如图（2）所示：写出400℃时剩余固体成分的化学式
（1）检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是
取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽
取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽
．（2）上述流程中，“分离”所包含的操作依次为：
蒸发浓缩
蒸发浓缩
、冷却结晶
冷却结晶
、过滤、洗涤、干燥．（3）硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是
Al3++3H2O?Al（OH）3+H+、NH4++H2O?NH3?H2O+H+
Al3++3H2O?Al（OH）3+H+、NH4++H2O?NH3?H2O+H+
（用离子方程式表示）．（4）写出上述“反应Ⅱ”中获得硫酸铝铵晶体的化学方程式
Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O
Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O
．（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，写出反应的离子方程式
2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓
2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓
．（6）取4.53g硫酸铝铵晶体加热分解，加热过程中，固体质量随时间的变化如图（2）所示：写出400℃时剩余固体成分的化学式
（NH4）2Al2（SO4）4?H2O
（NH4）2Al2（SO4）4?H2O
．分析：（1）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液PH值，Fe3+使转化为Fe（OH）3，过滤后的滤液中可能含有Fe3+，用KSCN溶液检验是否含有Fe3+．
（2）由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
（3）Al3+、NH4+水解使溶液呈酸性．
（4）由化学式可知n=2，硫酸铝溶液与硫酸铵溶液反应生成（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，OH-与Al3+反应，NH4+不反应，反应为硫酸铝与氢氧化钡（6）计算晶体中水的质量，根据固体质量差，计算晶体中剩余结晶水的质量，进而计算剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O），据此书写化学式．
（2）由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
（3）Al3+、NH4+水解使溶液呈酸性．
（4）由化学式可知n=2，硫酸铝溶液与硫酸铵溶液反应生成（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，OH-与Al3+反应，NH4+不反应，反应为硫酸铝与氢氧化钡（6）计算晶体中水的质量，根据固体质量差，计算晶体中剩余结晶水的质量，进而计算剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O），据此书写化学式．
解答：解：（1）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液PH值，Fe3+使转化为Fe（OH）3，过滤后的滤液中可能含有Fe3+，取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽．
故答案为：取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽．
（2）由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．
（3）溶液中Al3+水解Al3++3H2O?Al（OH）3+H+，NH4+水解NH4++H2O?NH3?H2O+H+，使溶液呈酸性．
故答案为：Al3++3H2O?Al（OH）3+H+，NH4++H2O?NH3?H2O+H+．
（4）硫酸铝溶液与硫酸铵溶液反应生成（NH4）Al（SO4）2?12H2O，
反应方程式为Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
故答案为：Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，OH-与Al3+反应，NH4+不反应，反应为硫酸铝与氢氧化钡，反应离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓．
故答案为：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓．
（6）取4.53g硫酸铝铵晶体的物质的量为
=0.01mol，
4.53g硫酸铝铵晶体中水的质量为0.01mol×12×18g/mol=2.16g，
加热400℃时固体质量减少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固体中结晶水的物质的量为
=0.005mol．
剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O）=0.01mol：0.005mol=2：1，
故400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
故答案为：（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
故答案为：取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽．
（2）由工艺流程可知，流程中“分离”是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．
（3）溶液中Al3+水解Al3++3H2O?Al（OH）3+H+，NH4+水解NH4++H2O?NH3?H2O+H+，使溶液呈酸性．
故答案为：Al3++3H2O?Al（OH）3+H+，NH4++H2O?NH3?H2O+H+．
（4）硫酸铝溶液与硫酸铵溶液反应生成（NH4）Al（SO4）2?12H2O，
反应方程式为Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
故答案为：Al2（SO4）3+（NH4）2SO4+24H2O=2（NH4）Al（SO4）2?12H2O．
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至A13+刚好沉淀完全，OH-与Al3+反应，NH4+不反应，反应为硫酸铝与氢氧化钡，反应离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓．
故答案为：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓．
（6）取4.53g硫酸铝铵晶体的物质的量为
| 4.53g |
| 453g/mol |
4.53g硫酸铝铵晶体中水的质量为0.01mol×12×18g/mol=2.16g，
加热400℃时固体质量减少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固体中结晶水的物质的量为
| 2.16g-2.07g |
| 18g/mol |
剩余固体中n[（NH4）Al（SO4）2]：n（H2O）=0.01mol：0.005mol=2：1，
故400℃时剩余固体成分的化学式为（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
故答案为：（NH4）2Al2（SO4）4?H2O．
点评：考查镁铝及其化合物的性质，对工艺流程理解、常用化学用语、盐类水解、物质的分离提纯与离子检验、化学计算等，综合性较大，难度较高，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．（5）中离子方程式书写为易错点，注意溶液中有铵根离子和铝离子，氢氧根先与铝离子反应生成氢氧化铝，然后氢氧根再与铵根离子反应，最后溶解氢氧化铝．
练习册系列答案
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纳米氧化铝在陶瓷材料、电子工业、生物医药等方面有广阔的应用前景，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到。[已知：硫酸铝铵晶体的化学式为(NH4)Al (SO4)n·12H2O]
制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：
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（1）检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是 。
（2）上述流程中，“分离”所包含的操作依次为： 、 、过滤、洗涤、干燥。
（3）硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是 （用离子方程式表示）。
（4）写出上述“反应Ⅱ”中获得硫酸铝铵晶体的化学方程式 。
（5）向硫酸铝铵溶液中加入氢氧化钡溶液至Al3+刚好沉淀完全，写出反应的离子方程式 。
（6）取4.53 g硫酸铝铵晶体加热分解，加热过程中，固体质量随时间的变化如下图所示：
写出400℃时剩余固体成分的化学式 。
