Question

明矾具有抗菌、收敛等作用，可作中药及净水剂等，4.74g的明矾晶体[KAl(SO₄)₂·12H₂O]受热脱水的过程中的热重曲线m~n(样品的质量随温度变化的曲线)如下。

请回答下列问题：
（1）试确定70℃时固体物质的化学式____________________ (要求写出推断过程)。
（2）写出200℃时发生反应的化学方程式______________________________。
（3）在770℃时充分灼烧，最后得到固体产物A及气体B，B能全部溶解在BaCl₂溶液中并形成白色沉淀；A可部分溶于水，过滤后得到固体C和滤液D，向D中加入BaCl₂溶液也能得到白色沉淀，将C置于适量的NaOH溶液中恰好反应得到澄清的溶液E。则n中固体成分是的_________，质量分别为__________B的化学式为________。

Answer 1

（1）KAl(SO₄)₂·3H₂O；（2） KAl(SO₄)₂·3H₂O KAl(SO₄)₂ +3H₂O；（3） Al₂O₃、K₂SO₄；0.51 g； 0.87g；SO₃。

试题分析：（1）由图像分析可知：温度升至200℃，固体质量由4.74g变为2.58g，结合KAl(SO₄)₂·12H₂O的摩尔质量（474 g/mol）和 KAl(SO₄)₂的摩尔质量（258g/mol）可知：该过程为0.01molKAl(SO₄)₂·12H₂O失去全部结晶水转化为0.01mol KAl(SO₄)₂的过程，则温度升至64.5℃时为明矾晶体失去部分结晶水，即固体由KAl(SO₄)₂·12H₂O变为KAl(SO₄)₂·xH₂O，即KAl(SO₄)₂·xH₂O的质量为3.12g，但固体的物质的量不变仍为0.01mol，KAl(SO₄)₂·xH₂O的摩尔质量为312 g/mol，求得x=3，化学式为KAl(SO₄)₂·3H₂O；（2）由（1）的分析结合图像知200℃时固体由KAl(SO₄)₂·3H₂O变为KAl(SO₄)₂，发生反应的化学方程式KAl(SO₄)₂·3H₂O KAl(SO₄)₂ +3H₂O；（3）根据题意知：在770℃时充分灼烧为KAl(SO₄)₂的分解过程，最后得到固体产物A及气体B，B能全部溶解在BaCl₂溶液中并形成白色沉淀，可知气体B为SO₃，白色沉淀为BaSO₄；向滤液D中加入BaCl₂溶液也能得到白色沉淀BaSO₄，滤液D中含有K₂SO₄,将不溶固体C置于适量的NaOH溶液中恰好反应得到澄清的溶液，C为Al₂O₃，即n中固体成分是的Al₂O₃和K₂SO₄；KAl(SO₄)₂·12H₂O的物质的量为0.01mol，根据原子守恒知Al₂O₃的物质的量为0.005mol,质量为0.51 g，K₂SO₄的物质的量为0.005mol,质量为0.87g。