Question

如圖是用明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]為主要原料制取Al₂（SO₄）₃和K₂SO₄的操作步驟流程圖（圖中省略了沉淀物的洗滌操作）分析圖中圓括號內應填入何種試劑，使用何種分離方法，并回答下列問題．
（1）試劑a是

氨水

，b是

稀硫酸

，c是

氫氧化鉀

，
分離方法①是

過濾

，②是

結晶

，③是

加熱

．
（2）用離子方程式表示下列轉化過程：明礬溶液+a→A+B：

Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺

．B+c

加熱

D+E：

NH₄⁺+OH^- NH₃↑+H₂O

．
（3）若不考慮上述各步操作中的損耗，在理論上，158g明礬最多可制得Al₂（SO₄）₃?18H₂O

111

g，至少可制得K₂SO₄

115

g．

Answer 1

分析：（1）根據題目要求和操作步驟流程圖，可以判斷：分離Al元素應選用的試劑為弱堿溶液即氨水，生成產物分別為氫氧化鋁和硫酸銨，所以A為氫氧化鋁沉淀，B為硫酸銨；加入b與氫氧化鋁沉淀反應生成硫酸鋁，說明b為稀硫酸；在硫酸銨中加入c生成氣體同時后面有硫酸鉀生成，所以c為氫氧化鉀，氣體E應為氨氣；
操作①是分離固體和液體混合物所以是過濾；操作②從溶液中提取溶質，所以是結晶；操作③是使氨氣揮發所以是加熱；
（2）根據反應物和生成物寫出離子方程式；
（3）若按上述操作不考慮損耗在理論上158 g明礬物質的量為0.33 mol，根據Al元素守恒，最多可制得Al₂（SO₄）₃?18H₂O為0.167 mol，質量為111 g；根據電荷守恒和元素守恒可以判斷至少可制得K₂SO₄物質的量為0.66 mol，質量為115 g．

解答：解：（1）根據題目要求和操作步驟流程圖，可以判斷：分離Al元素應選用的試劑為弱堿溶液即氨水，生成產物分別為氫氧化鋁和硫酸銨，所以A為氫氧化鋁沉淀，B為硫酸銨；加入b與氫氧化鋁沉淀反應生成硫酸鋁，說明b為稀硫酸；在硫酸銨中加入c生成氣體同時后面有硫酸鉀生成，所以c為氫氧化鉀，氣體E應為氨氣；
操作①是分離固體和液體混合物所以是過濾；操作②從溶液中提取溶質，所以是結晶；操作③是使氨氣揮發所以是加熱；
故答案為：氨水； 稀硫酸； 氫氧化鉀； 過濾； 結晶； 加熱；
（2）明礬溶液和氨水反應生成氫氧化鋁沉淀和硫酸銨，離子方程式為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；B+c

加熱

D+E是硫酸銨與氫氧化鉀反應生成硫酸鉀和氨氣、水，其離子方程式為：NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O；故答案為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O；
（3）若按上述操作不考慮損耗在理論上158 g明礬物質的量為：

158g

474g/mol

=0.33 mol，根據Al元素守恒，最多可制得Al₂（SO₄）₃?18H₂O為0.33 mol×

1

2

=0.167 mol，質量為：0.167 mol×666g/mol=111 g；
根據電荷守恒和元素守恒可以判斷：KAl（SO₄）₂

氨水

(NH4)2SO4 K2SO4

 

KOH

K2SO4 K2SO4

，所以K₂SO₄物質的量為明礬的2倍為0.66 mol，其質量為174g/mo×0.66 mol=115 g；故答案為：111；115．

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、物質的判斷、實驗操作、離子方程式的書寫、實驗方案設計等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．