Question

【题目】高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如下：

回答下列问题：

（1）硫酸铵溶液显酸性的原因是（用离子方程式表示）______________________________

（2）“除杂”操作是向硫酸铵溶液加入适量过氧化氢，再用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。该过程中，在酸性溶液条件下过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+的离子方程式为 _________________________，检验Fe2+已除尽的实验操作和现象是_______________________________

（3）通常条件下，若KSP[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则理论上计算流程中“除杂”后溶液中c(Fe3+)等于____________mol·L－1

（4）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，目的是__________________________________

（5）“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾晶体（NH4Al(SO4)2·12H2O）；该操作过程中，母液不能蒸干的原因是_________________________

（6）向铵明矾溶液中滴加极少量NaOH溶液时，反应的离子方程式是___________________

Answer 1

【答案】NH4+ + H2O NH3·H2O + H+ 2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O 取少量滤液于试管中，滴加适量H2O2溶液，充分振荡，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe2+已除尽 4.0×10－20 抑制Al3+水解 减少可溶性杂质的析出 Al3+ +3OH－ = Al(OH)3 ↓

【解析】

（1）硫酸铵为强酸弱碱盐，铵根离子在溶液中水解，使溶液显酸性；

（2）加入适量过氧化氢，在酸性溶液条件下过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+，应在H2O2溶液过量的条件下，证明Fe2+完全氧化为Fe3+，溶液中不存在Fe3+；

（3）由KSP[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)c3(OH-)计算pH约为8.0时，溶液中c(Fe3+)；

（4）硫酸铝是强酸弱碱盐，铝离子在溶液中发生水解；

（5）母液不能蒸干是因为蒸干容易使晶体失去结晶水，还可避免溶液中的可溶性杂质与铵明矾晶体一同结晶析出；

（6）由铝盐中加入氨水生成氢氧化铝沉淀可知，Al3+结合OH-能力强于NH4+。

（1）硫酸铵为强酸弱碱盐，铵根离子在溶液中水解，使溶液显酸性，水解的离子方程式为NH4++H2O NH3·H2O+H+，故答案为：NH4++H2ONH3·H2O+H+；

（2）加入适量过氧化氢，在酸性溶液条件下过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O；应在H2O2溶液过量的条件下，证明Fe2+完全氧化为Fe3+，溶液中不存在Fe3+，具体的实验操作是：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：2Fe2++ H2O2+ 2H+＝2Fe3++2H2O；取少量滤液于试管中，滴加适量H2O2溶液，充分振荡，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，说明Fe2+已除尽；

（3）由题意溶液的pH约为8.0，则溶液中c(OH-)约为1.0×10－6mol/L，因KSP[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)c3(OH-)=4.0×10－38，则溶液中c(Fe3+)=4.0×10－38/(1.0×10－6mol/L)3= 4.0×10－20mol/L，故答案为：4.0×10－20；

（4）硫酸铝是强酸弱碱盐，铝离子在溶液中发生水解，配制硫酸铝溶液时，加入硫酸酸化，溶液中H+浓度，使水解平衡Al3++3H2O3Al(OH)3+3H+左移，抑制Al3+水解,故答案为：抑制Al3+水解；

（5）母液不能蒸干是因为蒸干容易使晶体失去结晶水，还可避免溶液中的可溶性杂质与铵明矾晶体一同结晶析出，故答案为：减少可溶性杂质的析出；

（6）由铝盐中加入氨水生成氢氧化铝沉淀可知，由于Al3+结合OH-能力强于NH4+，向铵明矾溶液中滴加极少量NaOH溶液时，Al3+与OH-反应生成Al(OH)3沉淀，反应的离子方程式为Al3++3OH－=Al(OH)3↓，故答案为：Al3++3OH－=Al(OH)3↓。