Question

【題目】硝酸鋁廣泛應用在顯像管生產，稀土的提煉等，工業上具體流程如下：

已知：①硝酸鋁白色透明結晶。易溶于水和乙醇，極微溶于丙酮，幾乎不溶于乙酸乙酯。

②熔點73℃，在135℃時分解。

③硝酸和鋁反應的還原產物分布如圖1。

某興趣小組在實驗室制取硝酸鋁，請回答：

（1）從工業生產角度考慮稀硝酸的最佳濃度范圍為________ mol·L－1。反應2中的離子方程式____________。

（2）下列說法合理的是________。

A 反應1中加入的NaOH溶液，除油污和氧化膜，所以要足量

B 沒有真空，也可在水浴條件下蒸發，防止Al(NO3)3的分解

C Al（NO3）3·9H2O干燥時，可放在如圖2的干燥器中，隔板下放上濃硫酸吸水，由于吸附力較大，要用力垂直拉開玻璃蓋

D 制取后的Al(NO3)3必須密封保存

（3）Al(NO3)3·9H2O也可以和SOCl2反應，除了生成Al(NO3)3，其它產物都是酸性氣體，有關的方程式是______________；

（4）由鋁制備Al(NO3)3的裝置如圖3：

①通入水蒸氣的作用是提高溫度和________。

②e中很難除盡尾氣，理由是_______________， Al(NO3)3·9H2O晶體吸附HNO3，合適的洗滌劑是________。

③有人認為C的冷凝管是多余的，他提供的理由可能是___________。

Answer 1

【答案】8～8.5 4Al＋18H＋＋6NO3-=4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O D Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑ 攪拌 由于HNO3在反應過程中濃度不斷變化，NO和NO2物質的量之比不一定是1∶1 冷水 通入的水蒸氣，冷凝回流會使濃度迅速下降，反應速率迅速變小

【解析】

（1）在反應過程中，反應產生的環境污染氣體為NO、NO2、N2O，為減少對環境的污染，從反應方程式NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2，確定NO、NO2的體積關系，從而在圖中找到稀硝酸的最佳濃度范圍。對應的反應2中，確定NO、NO2的體積關系，也就確定了物質的量關系，從而確定還原產物及相對關系，也就能寫出反應的離子方程式。

（2）A.NaOH溶液，既能去除油污和氧化膜，也會與Al反應；

B.沒有真空，也可在水浴條件下蒸發，但在防止Al(NO3)3分解的同時，也要防止水解反應的發生；

C.干燥器隔板下一般放硅膠吸水，濃硫酸吸水能力太強，會導致晶體失去所有的結晶水；

D.制取后的Al(NO3)3易吸水，必須密封保存。

（3）此反應實際是水和SOCl2反應，從化合價考慮，只能生成SO2和HCl。

（4）①通入水蒸氣，不僅提高溫度還起到增大鋁與稀硝酸接觸面積的作用；

②NO和NO2的物質的量之比不一定是1∶1。

Al(NO3)3·9H2O晶體吸附HNO3，不用有機物，有機物不能除去吸附的HNO3。

③從分析冷凝管是多余的方向考慮，通入的水蒸氣，冷凝回流會使濃度迅速下降。

（1）從硝酸和鋁反應的還原產物分布圖來看，在8～8.5 mo l·L－1時，NO∶NO2＝1∶1，最容易被NaOH吸收，對應的方程式為NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2。對應的反應2的離子方程式是4Al＋18H＋＋6NO==4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O。答案為：8～8.5；4Al＋18H＋＋6NO3-=4Al3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O；

（2）A.NaOH溶液，除油污和氧化膜，也要和Al反應，所以應適量，A不正確；

B.沒有真空，也可在水浴條件下蒸發，既要防止Al(NO3)3的分解，也要防止發生水解，B不正確；

C.干燥器隔板下一般放硅膠吸水，打開時，要用力平推玻璃蓋，C不正確；

D.制取后的Al(NO3)3必須密封保存，防水解，D正確。答案為：D；

（3）此反應實際是水和SOCl2反應，從化合價考慮，只能生成SO2和HCl，反應的方程式為Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑。答案為：Al(NO3)3·9H2O＋9SOCl2=Al(NO3)3＋9SO2↑＋18HCl↑；

（4）①通入水蒸氣，不僅提高溫度還起到攪拌作用；答案為：攪拌；

②由于水蒸氣通入和反應，HNO3的濃度不斷變化，NO和NO2的物質的量之比不是1∶1，很難被NaOH吸收干凈；答案為：由于HNO3在反應過程中濃度不斷變化，NO和NO2物質的量之比不一定是1∶1；

Al(NO3)3·9H2O晶體吸附HNO3，合適的洗滌劑是冷水，不用有機物，有機物不能除去吸附的HNO3；答案為：冷水；

③從分析冷凝管是多余的方向考慮，通入水蒸氣，冷凝回流會使濃度迅速下降，反應速率迅速變小。答案為：通入水蒸氣，冷凝回流會使濃度迅速下降，反應速率迅速變小。