Question

硬铝废料（含90%铝、2.5%镁、7.5%铜）可以制取明矾KAl（SO₄）₂?12H₂O，某探究小组设计了下列实验．

请回答以下问题：
（1）写出步骤②的离子方程式

 

；简述用pH试纸的过程：

 

．
（2）步骤④包括三个环节，分别是

 

、

 

、

 

．
（3）步骤⑤不直接用水洗的原因是

 

，洗涤的操作是

 

．
（4）有人建议：直接将硬铝溶于稀硫酸中，过滤；滤液中加入硫酸钾得到溶液丙，在进行后续实验．请你评价此建议的可行性

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：依据流程图分析可知，硬铝中铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故溶液甲含有偏铝酸钠，向溶液甲中加入硫酸，偏铝酸根与氢离子反应，生成氢氧化铝沉淀，所以固体乙为氢氧化铝，向固体乙加入硫酸，氢氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，加入硫酸钾减小物质溶解度析出硫酸铝钾晶体，过滤得到明矾KAl（SO₄）₂?12H₂O；
（1）步骤②是偏铝酸钠和硫酸反应，调节溶液PH为8-9生成氢氧化铝沉淀；依据PH试纸使用方法叙述回答操作步骤；
（2）丙溶液含有硫酸铝，向其中加入硫酸钾，得混合溶液，通过蒸发、结晶、过滤制得明矾；
（3）明矾在酒精中的溶解度小，用酒精洗涤减少产品的损失，洗涤晶体的操作为在过滤装置中加入洗涤剂浸没晶体后使洗涤剂自然流出，洗涤2-3次；
（4）硬铝废料含90%铝、2.5%镁、7.5%铜，直接加入稀硫酸其中铝和镁都可以溶解，通过后续实验操作得当的晶体中会含有杂质硫酸镁；

解答： 解：（1）步骤②是偏铝酸钠和硫酸反应，调节溶液PH为8-9生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，
故答案为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓； 
（2）向硫酸铝溶液中加入硫酸钾，得混合溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤制得明矾；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶，过滤；
（3）明矾在酒精中的溶解度小，用酒精洗涤，明矾在酒精中的溶解度小，减少产品的损失，洗涤晶体的操作步骤为：在过滤装置中加入洗涤剂浸没晶体后使洗涤剂自然流出，重复洗涤2-3次；
故答案为：减少产品的损失；往漏斗中加入洗涤剂至浸没固体，自然流出，重复2～3次；
（4）硬铝废料含90%铝、2.5%镁、7.5%铜，直接加入稀硫酸其中铝和镁都可以溶解，按此方法获得的溶液中还含有Mg²⁺，最后得到的产品不纯；
故答案为：不可行，因为按此方法获得的溶液中还含有Mg²⁺，最后得到的产品不纯．

点评：本题考查了物质制备实验过程分析和分离方法，知识涉及元素化合物、实验原理等，侧重考查学生对实验方案理解、元素化合物的知识应用、实验基本操作的步骤叙述，难度中等．