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
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).
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.
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