题目内容
【题目】中医认为,明矾[KAl(SO4)2·12H2O]具有解毒杀虫,燥湿止痒,止血止泻,清热消痰的功效。实验室用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制取明矾的流程如下图所示。请回答下列问题:
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(1)明矾溶于水后呈________性(填“酸”、“碱”或“中”);其原因是______(用离子程式表示)。
(2)明矾溶于水后所得的溶液中各离子浓度由大到小的顺序是__________。
(3)向明矾溶液中逐滴加Ba(OH)2溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全时,溶液的pH_____7(填“>”、“<”、“=”),离子反应总方程式为_________________
(4)为尽量少引入杂质,流程中的“试剂”应选用______________(填标号)。
A.NaCl溶液 B.KOH溶液 C.氨水 D.H2SO4溶液
(5)流程图中“沉淀”的化学式为_________________。
(6)已知:Kw=l.0×10-14,Al(OH)3
AlO2-+H++H2O,K=2.0×10-13:则Al(OH)3与NaOH溶液反应的平衡常数等于________________
【答案】酸 Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+ c(SO42-)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-) > Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O B Al(OH)3 20
【解析】
主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质的废易拉罐用浓KOH溶解,得到偏铝酸钾溶液,并通过过滤除去Fe、Mg等杂质,滤液中通入过量CO2气体,生成Al(OH)3沉淀,过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中,得到硫酸铝溶液,添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾。
(1)Al3+在溶液中能水解,则明矾溶于水后呈酸性,发生水解反应的离子方程式为Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+;
(2) 明矾[KAl(SO4)212H2O]溶于水发生电离KAl(SO4)2═K++Al3++2SO42-,其中铝离子要发生水解Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,使溶液中的铝离子减少,氢离子增多,所以溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为c(SO42-)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-);
(3) 明矾的电离方程式为:KAl(SO4)2═K++Al3++2SO42-,假设SO42-的物质的量为2mol,则明矾溶液中含有2molSO42-,1molAl3+,向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO42-刚好沉淀完全时,需要2molBa(OH)2,即加入的Ba2+为2mol,OH-为4mol,生成2molBaSO4,1molAl3+与4molOH-反应生成1molAlO2-,反应的离子方程式为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O,反应后溶液呈碱性,pH>7;
(4) 根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液,而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异,可选择KOH溶液溶解易拉罐,可除去含有的铁、镁等杂质,故答案为B;
(5)由流程分析可知,流程图中“沉淀”的化学式为Al(OH)3;
(6) 已知:Al(OH)3AlO2-+H++H2O①H2OH++OH-②,①-②可得Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,则Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数=
=
=20。