Question

KAl(SO₄)₂·12H₂O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐( 主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:

(1)请写出镓(与铝同主族的第四周期元素)的原子结构示意图_________。

(2)为尽量少引入杂质,试剂①应选用______(填标号)。理由是______________。

A.HCl溶液    B.H₂SO₄ 溶液    C.氨水     D.NaOH溶液

(3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是________(用离子方程式表示)。

(4)科学研究证明NaAlO₂ 在水溶液中实际上是Na[Al(OH)₄](四羟基合铝酸钠)，易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为___________________。

(5)常温下，等pH的NaAlO₂ 和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^-)前者为后者的10⁸倍，则两种溶液的pH=__________。

(6)已知室温下，K_w=10×10^-14，Al(OH)₃AlO₂^-+H⁺+H₂O   K=2.0×10^-13。Al(OH)₃溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。

Answer

D 易拉罐中主要成分Al能与强碱溶液反应，而杂质Fe、Mg不能 Al(OH)3 Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+ 2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] +3H2↑ 11 20

【解析】（1）镓是与铝同主族的第四周期元素，所以镓原子序数是13+18=31，最外层有3个电子，故原子结构示意图为：。

（2）易拉罐中主要成分Al能与强酸和强碱溶液反应，而杂质Fe、Mg只能溶解在强酸性溶液中，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的Fe、Mg等杂质。

（3）滤液中加入NH4HCO3溶液后，NH4+与AlO2-发生双水【解析】
NH4++AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+NH3•H2O，AlO2-与HCO3-也不能大量共存：AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-，两个反应都生成Al(OH)3沉淀。将少量明矾溶于水，因为Al3+水【解析】
Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，则明矾水溶液显酸性。

（4）易拉罐溶解过程中主要发生Al与NaOH溶液的反应生成NaAlO2和氢气，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，若NaAlO2表示为Na[Al(OH)4]，则上述方程式表示为：2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑。

（5）NaAlO2溶液中水的电离被促进，而NaOH溶液中水的电离受抑制。设两溶液的pH=a，则NaAlO2溶液中水电离出的c(OH-)=10-(14-a)mol•L-1，NaOH溶液中水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-amol•L-1；由已知10-(14-a)÷10-a＝108，解得a＝11。

（6）Al(OH)3溶于NaOH溶液反应为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，平衡常数K====20。