Question

【题目】某化学小组试利用废铝屑（含杂质铁）制备硫酸铝晶体，并对硫酸铝晶体进行热重分析，其主要实验流程如图1：
（1）向溶液A中通入过量的CO2 ， 发生反应的离子方程式为 ．
（2）操作II所包含的实验操作的名称依次为、冷却结晶、、洗涤、干燥．
（3）若开始时称取的废铝屑的质跫为5.00g，得到固体A的质量为0.95g，硫酸铝晶体的质量为49.95g（假设每一步的转化率均为100%），则所得硫酸铝晶体的化学式为 ．
（4）取以上制得的硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：第一阶段失重40.54%，第二阶段失重48.65%，第三阶段失重84.68%，以后不再失重．其热分解的曲线如图2所示． 已知：失重%= ×100%
①失重第一阶段反应的化学方程式为 ．
②失重第三阶段残留固体的化学式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
（2）蒸发浓缩；过滤
（3）Al2（SO4）3·18H2O
（4）Al2（SO4）3.18H2O Al2（SO4）3.3H2O+15H2O； Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑
【解析】解：（1）Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠与氢气，镁不反应，反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；

故答案为：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；（2）从溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作；

故答案为：蒸发浓缩；过滤；（3）Al的质量为5g﹣0.95g=4.05g，其物质的量为4.05g÷27g/mol=0.15mol，设硫酸铝晶体化学式为：Al2（SO4）3·nH2O，根据Al元素守恒，硫酸铝晶体的物质的量为0.15mol÷2=0.075mol，故硫酸铝晶体的相对分子质量为49.95÷0.075=666，则54+96×3+18n=666，解得n=18，故该硫酸铝晶体的化学式为：Al2（SO4）3·18H2O；

故答案为：Al2（SO4）3.18H2O；（4）晶体中结晶水的含量为 =48.65%，故第二阶段完全失去结晶水，得到物质为Al2（SO4）3，第一阶段失去部分结晶水，失去结晶水数目为 =15，故第一阶段得到的物质为Al2（SO4）3·3H2O，反应方程式为：Al2（SO4）3·18H2O Al2（SO4）3·3H2O+15H2O；

第三阶段剩余物质的相对分子质量为666×（1﹣84.68%）=102，应是Al2O3，故硫酸铝反应生成氧化铝与三氧化硫，反应方程式为：Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑；

故答案为：Al2（SO4）3.18H2O Al2（SO4）3.3H2O+15H2O；Al2（SO4）3 Al2O3+3SO3↑．

向废铝屑（含杂质铁）中加入足量氢氧化钠溶液，发生反应：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，铁不反应，固体A为Fe，采用过滤的方法进行分离，溶液A为NaAlO2溶液，向其中通入二氧化碳，发生反应：NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3，再通过过滤进行分离，固体B为氢氧化铝，氢氧化铝与硫酸反应得到硫酸铝溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体；（1）Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠；（2）从溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作；（3）Al的质量为5g﹣0.95g=4.05g，设硫酸铝晶体化学式为：Al2（SO4）3·nH2O，根据Al元素守恒计算硫酸铝晶体的物质的量，再计算硫酸铝晶体的相对分子质量，进而计算n的值，确定化学式；（4）根据（3）中计算可知，晶体中结晶水的质量分数，低温加热，首先失去结晶水，高温下，最终硫酸铝分解，根据失重计算判断各阶段分解产物，再书写化学方程式．