Question

以冶炼金属铝的废弃物铝灰为原料制取超细α -氧化铝，既能降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为Al₂O₃(含少量杂质SiO₂、FeO、Fe₂O₃)，其制备流程如下:

（1）用上图中“滤渣”和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为____ (填选项编号).

（2）流程中加入H₂O₂有气体产生，原因是___________。

（3）通过调节溶液的pH来“沉铁”，得到Fe(OH)₃.己知:

	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+
开始沉淀时的pH	2.2	7.5	3.7
完全沉淀时的pH	3.2	9.0	4.7

为保证产品的纯度，可以选用下列物质中的____调节溶液 pH(填字母)，调节pH的范围为_____。

a. A1₂O₃         b. NaOH         c. Al(OH)₃        d. Na₂CO₃

（4）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为:4[NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O] 2Al₂O₃+2NH₃↑+N₂↑+5SO₃↑+3SO₂↑+53H₂O，将产生的气体通过下图所示的装置:

①集气瓶中收集到的气体是______(填化学式).

②装有KMnO₄溶液洗气瓶的作用是________。

③选用一种常用化学试剂和稀硝酸检验硫酸铝铵，该试剂_________，写出硫酸铝铵加入足量该试剂的离子方程式_________________。

Answer

B Fe3+对H2O2的分解有催化作用 ac 3.2≤pH<3.7 N2 吸收SO2 浓Ba(OH)2溶液 NH4++Al3++ 2SO42-+ 2Ba2+ +5OH-=AlO2-+NH3+ 3H2O+2BaSO4↓

【解析】（1）铝灰中Al2O3、FeO 、Fe2O3均被稀硫酸溶解，所以剩余的“滤渣”的主要成分是SiO2；二氧化硅与氢氧化钠焙烧制备硅酸钠；蒸发皿不能用来加热固体，A错误；铁与二氧化硅、氢氧化钠均不反应，可以用铁坩埚进行加热，B正确；玻璃中含二氧化硅和氢氧化钠反应，C错误；瓷坩埚含有二氧化硅和氢氧化钠反应，D错误；正确选项B。

（2）双氧水在氧化亚铁离子时，溶液中的Fe3+对H2O2的分解有催化作用，所以流程中加入H2O2有气体产生；正确答案：Fe3+对H2O2的分解有催化作用。

（3）本流程最终制备氧化铝，因此，要加入含有铝元素，能够与酸反应，但不溶于水的化合物来调节溶液的pH，氧化铝、氢氧化铝都不溶于水，都能和酸反应，溶解后又不产生新杂质，满足流程要求；而氢氧化钠、碳酸钠不仅和铁离子反应，也能和铝离子反应，无法达到只沉铁的目的，选项ac符合题意；为了使铁离子变为沉淀，而铝离子不沉淀，根据表中数据可知，调节溶液的pH的范围为3.2≤pH<3.7；正确答案： ac； 3.2≤pH<3.7。

（4）将产生的混合气体通入装置中，水分溶在NaHSO3溶液中，SO3溶于水生成H2SO4， H2SO4与NaHSO3反应生成SO2；同时NaHSO3溶液能与氨水反应，所以混合气体中被吸收了 SO3和NH3；KMnO4具有强氧化性，能将SO2氧化，最终用排水法收集N2。

①NH4Al（SO4）2·12H2O分解生成的气体NH3和SO3被亚硫酸钠吸收，二氧化硫被高锰酸钾吸收，所以最后集气瓶中收集到的气体是N2；正确答案：N2。

②KMnO4具有强氧化性，能将SO2氧化吸收；因此装有KMnO4溶液洗气瓶的作用是吸收SO2；正确答案：吸收SO2。

③NH4Al（SO4）2·12H2O晶体中含有铵根离子、铝离子和硫酸根离子，加入浓Ba(OH)2溶液就可以检验出三种离子：向硫酸铝铵溶液中逐滴浓氢氧化钡溶液直至过量，先产生白色沉淀，并闻到有刺激性气味；因为硫酸钡不溶于强碱，而氢氧化铝溶于过量的强碱；所以当碱过量后，白色沉淀部分溶解； 硫酸铝铵加入足量Ba(OH)2溶液反应生成硫酸钡、偏铝酸钡、一水合氨；离子方程式NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-=AlO2-+NH3+3H2O+2BaSO4↓；正确答案：浓Ba(OH)2溶液；NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-=AlO2-+NH3+3H2O+2BaSO4↓。