纳米氧化铝在陶瓷、电子、生物医药等方面有广泛的用途，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到．制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：（1）H2O2氧化FeSO4的离子方程式

Question

纳米氧化铝在陶瓷、电子、生物医药等方面有广泛的用途，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到．制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：

（ 1 ） H2O2 氧化 FeSO4 的离子方程式为　 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 　．

（ 2 ）加入氨水的目的是　 Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 　，其化学反应方程式为　 Fe2 （ SO4 ） 3+6NH3•H2O=2Fe （ OH ） 3↓+3 （ NH4 ） 2SO4 　．

（ 3 ）若要保证产品的纯度，必须检验加入氨水后杂质是否除尽？其实验操作是：用试管取少量洗涤液，　加几滴 KSCN 溶液，若溶液不变红色　，则说明滤渣已洗净．

（ 4 ）上述流程中， “ 分离 ” 所包含的操作依次为：　蒸发浓缩　、　冷却结晶　、过滤、洗涤、干燥；请完成硫酸铝铵晶体高温分解的化学

方程式： 2Al2 （ NH4 ） 2 （ SO4 ） 4•24H2O 　 2 　 Al2O3+ 　 4 　 NH3↑+ 　 8 　 SO3↑+ 　 26H2O 　．

（ 5 ）取 4.53g 硫酸铝铵晶体加热分解，最终剩余 0.51g Al2O3 固体．加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．请计算确定 400 ℃ 时（硫酸铵未分解）剩余固体成分的化学式为　（ NH4 ） 2Al2 （ SO4 ） 4•H2O 　（不必写出计算过程）．

Answer 1

考点：

制备实验方案的设计． .

分析：

由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中 Fe2+ 氧化为 Fe3+ ，加入氨水调节溶液 PH 值， Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 ，过滤后滤液主要含硫酸铵，氢氧化铝与硫酸混合反应生成硫酸铝溶液，再将硫酸铵和硫酸铝溶液混合反应，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等最终得到硫酸铝铵晶体，

（ 1 ）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中 Fe2+ 氧化为 Fe3+ ；反应的离子方程式为：

（ 2 ）加入氨水调节溶液 PH 值， Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 ，一水合氨和铁离子反应生成氢氧化铁沉淀；

（ 3 ）过滤后的滤液中可能含有 Fe3+ ，用 KSCN 溶液检验是否含有 Fe3+ ；

（ 4 ）由工艺流程可知，流程中 “ 分离 ” 是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，依据原子守恒配平书写化学方程式；

（ 5 ）计算晶体中水的质量，根据固体质量差，计算晶体中剩余结晶水的质量，进而计算剩余固体中 n ： n （ H2O ），据此书写化学式．

由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中 Fe2+ 氧化为 Fe3+ ，加入氨水调节溶液 PH 值， Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 ，过滤后滤液主要含硫酸铵，氢氧化铝与硫酸混合反应生成硫酸铝溶液，再将硫酸铵和硫酸铝溶液混合反应，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等最终得到硫酸铝铵晶体；

（ 1 ）由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中 Fe2+ 氧化为 Fe3+ ， 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ，

故答案为： 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ；

（ 2 ）加入氨水调节溶液 PH 值， Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 ，反应的化学方程式为： Fe2 （ SO4 ） 3+6NH3•H2O=2Fe （ OH ） 3↓+3 （ NH4 ） 2SO4 ，

故答案为： Fe3+ 使转化为 Fe （ OH ） 3 ； Fe2 （ SO4 ） 3+6NH3•H2O=2Fe （ OH ） 3↓+3 （ NH4 ） 2SO4 ；

（ 3 ）过滤后的滤液中可能含有 Fe3+ ，取少许滤液于试管中，加几滴 KSCN 溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽，

故答案为：加几滴 KSCN 溶液，若溶液不变红色；

（ 4 ）由工艺流程可知，流程中 “ 分离 ” 是从溶液中获得晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，依据原子守恒配平得到化学方程式为： 2Al2 （ NH4 ） 2 （ SO4 ） 4•24H2O 2Al2O3+8SO3↑+4NH3↑+26H2O ，

故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶； 2 ， 8 ， 4 ， 26H2O ；

（ 5 ）取 4.53g 硫酸铝铵晶体的物质的量为 =0.005mol ，

4.53g 硫酸铝铵晶体中水的质量为 0.005mol×24×18g/mol=2.16g ，

加热 400 ℃ 时固体质量减少 △ m=4.53g ﹣ 2.46g =2.07g ＜ 2.16g

剩余固体中结晶水的物质的量为 =0.005mol ．

剩余固体中 n ： n （ H2O ） =0.005mol ： 0.005mol=1 ： 1 ，

故 400 ℃ 时剩余固体成分的化学式为（ NH4 ） 2Al2 （ SO4 ） 4•H2O ．

故答案为：（ NH4 ） 2Al2 （ SO4 ） 4•H2O ．

点评：

本题考查镁铝及其化合物的性质，对工艺流程理解、常用化学用语、盐类水解、物质的分离提纯与离子检验、化学计算等，综合性较大，难度较高，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．