Question

【題目】某化學小組試利用廢鋁屑（含雜質鐵）制備硫酸鋁晶體，并對硫酸鋁晶體進行熱重分析，其主要實驗流程如圖1：
（1）向溶液A中通入過量的CO2 ， 發生反應的離子方程式為 ．
（2）操作II所包含的實驗操作的名稱依次為、冷卻結晶、、洗滌、干燥．
（3）若開始時稱取的廢鋁屑的質跫為5.00g，得到固體A的質量為0.95g，硫酸鋁晶體的質量為49.95g（假設每一步的轉化率均為100%），則所得硫酸鋁晶體的化學式為 ．
（4）取以上制得的硫酸鋁晶體進行熱重分析，其熱分解主要分為三個階段：第一階段失重40.54%，第二階段失重48.65%，第三階段失重84.68%，以后不再失重．其熱分解的曲線如圖2所示． 已知：失重%= ×100%
①失重第一階段反應的化學方程式為 ．
②失重第三階段殘留固體的化學式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
（2）蒸發濃縮；過濾
（3）Al2（SO4）3·18H2O
（4）Al2（SO4）3.18H2O Al2（SO4）3.3H2O+15H2O； Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑
【解析】解：（1）Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉與氫氣，鎂不反應，反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；

故答案為：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；（2）從溶液中獲得晶體，需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作；

故答案為：蒸發濃縮；過濾；（3）Al的質量為5g﹣0.95g=4.05g，其物質的量為4.05g÷27g/mol=0.15mol，設硫酸鋁晶體化學式為：Al2（SO4）3·nH2O，根據Al元素守恒，硫酸鋁晶體的物質的量為0.15mol÷2=0.075mol，故硫酸鋁晶體的相對分子質量為49.95÷0.075=666，則54+96×3+18n=666，解得n=18，故該硫酸鋁晶體的化學式為：Al2（SO4）3·18H2O；

故答案為：Al2（SO4）3.18H2O；（4）晶體中結晶水的含量為 =48.65%，故第二階段完全失去結晶水，得到物質為Al2（SO4）3，第一階段失去部分結晶水，失去結晶水數目為 =15，故第一階段得到的物質為Al2（SO4）3·3H2O，反應方程式為：Al2（SO4）3·18H2O Al2（SO4）3·3H2O+15H2O；

第三階段剩余物質的相對分子質量為666×（1﹣84.68%）=102，應是Al2O3，故硫酸鋁反應生成氧化鋁與三氧化硫，反應方程式為：Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑；

故答案為：Al2（SO4）3.18H2O Al2（SO4）3.3H2O+15H2O；Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑．

向廢鋁屑（含雜質鐵）中加入足量氫氧化鈉溶液，發生反應：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，鐵不反應，固體A為Fe，采用過濾的方法進行分離，溶液A為NaAlO2溶液，向其中通入二氧化碳，發生反應：NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3，再通過過濾進行分離，固體B為氫氧化鋁，氫氧化鋁與硫酸反應得到硫酸鋁溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、洗滌、干燥得到硫酸鋁晶體；（1）Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉；（2）從溶液中獲得晶體，需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作；（3）Al的質量為5g﹣0.95g=4.05g，設硫酸鋁晶體化學式為：Al2（SO4）3·nH2O，根據Al元素守恒計算硫酸鋁晶體的物質的量，再計算硫酸鋁晶體的相對分子質量，進而計算n的值，確定化學式；（4）根據（3）中計算可知，晶體中結晶水的質量分數，低溫加熱，首先失去結晶水，高溫下，最終硫酸鋁分解，根據失重計算判斷各階段分解產物，再書寫化學方程式．