Question

用芒硝（Na₂SO_{4 °}10H₂O）制备纯碱、明矾铵[（NH₄）₂Al（SO₄）_2°12H₂O]的生产工艺流程如下图：

（1）溶液C中的溶质主要是_____________
（2）明矾铵的溶液呈_____性，明矾铵可用于净水，用离子方程式说明其原理______________________
（3）过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃，其原因是______________________________
（4）运用化学平衡原理解释Na₂SO₄稍过量的原因                                              
（5）若将Al₂（SO₄）₃加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,请用离子方程式解释产生该现象的原因是___________________________________________
（6）溶液E中的溶质离子为__________________
（7）已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操作是:             、             、过滤、洗涤、干燥。

Answer 1

(1) NH₄HCO₃
（2）酸  Al³⁺  +  3H₂OAl(OH)₃  +  3H⁺
（3）NH₄HCO₃易受热分解
（4）HCO₃^2—（aq）+  Na⁺（aq）NaHCO₃(s)，Na⁺浓度增大平衡向正反应方向移
（5）Al³⁺ + 3HCO₃^2— =Al(OH)₃↓ +  3CO₂↑
（6）NH₄⁺  、SO₄^2—
（7）蒸发浓缩、冷却结晶

试题分析：该题为工业流程题，经过一系列反应，提纯、结晶得到。（1）CO₂与氨水反应生成NH₄HCO₃或(NH₄)₂CO₃；（2）由于Al³⁺ 与NH₄⁺水解使溶液呈现酸性，明矾铵可用于净水，是因为铝离子水解产生氢氧化铝胶体所致，Al³⁺  +  3H₂OAl(OH)₃  +  3H⁺；（3）NH₄HCO₃易受热分解，故反应应控制温度；（4）在平衡体系中增加一种反应物的浓度，反应正向进行，提高另外反应物的转化率；（5）双水解反应；（6）A为(NH₄)₂SO₄和剩余的硫酸盐和碳酸盐，B主要为NH₄HSO₄，D主要为剩余的NH₄HSO₄、Al₂(SO₄)₃，E为(NH₄)₂SO₄；（7）明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，故采用降温结晶的方法分离，因滤液浓度低，所以需要浓缩，方法为蒸发浓缩、降温结晶（冷却结晶）。