Question

硝铝[Al（NO₃）₃]是一种常用媒染剂．工业上用铝灰（主要含Al、Al₂O₃、Fe₂O₃等）制取硝酸铝晶体[Al（NO₃）₃•9H₂O]的流程如图甲：

（1）写出反应Ⅰ的离子方程式： ）（任写一个）．

（2）若在实验室中完成反应Ⅱ，为避免铝的损失，需要解决的问题是），可采取的措施为

（3）上述流程中采用减压蒸发，并控制反应Ⅲ中加入的稀硝酸稍过量，其目的是．

（4）温度高于200℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体（其体积比为4：1），该反应的化学方程式是．

（5）若用图乙所示实验装置制取Al（NO₃）₃，通入水蒸气的作用是．

Answer 1

考点：  制备实验方案的设计．

分析：  铝灰用氢氧化钠溶液溶解，铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠，氧化铁不反应，过滤分离，滤液中含有偏铝酸钠、未反应的NaOH，加入硝酸中和未反应的氢氧化钠，并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤分离，氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解，得到硝酸铝溶液，经过减压蒸发得到硝酸铝晶体．

（1）反应Ⅰ涉及：铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水；

（2）硝酸属于强酸，可以溶解氢氧化铝沉淀，导致Al元素损失，应控制硝酸用量，可以利用弱酸将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀而不溶解；

（3）硝酸铝容易发生水解，从抑制硝酸铝水解进行分析解答；

（4）温度高于200℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体，两种气体应是二氧化氮与氧气，二者体积之比为4：1，满足原子守恒与电子转移守恒；

（5）水蒸气温度较高，且可以起搅拌作用，可以加快反应速率．

解答：  解：铝灰用氢氧化钠溶液溶解，铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠，氧化铁不反应，过滤分离，滤液中含有偏铝酸钠、未反应的NaOH，加入硝酸中和未反应的氢氧化钠，并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤分离，氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解，得到硝酸铝溶液，经过减压蒸发得到硝酸铝晶体．

（1）反应Ⅰ涉及：铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：2Al+2OH^﹣+2H₂O=2AlO₂^﹣+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^﹣=2AlO₂^﹣+H₂O，

故答案为：2Al+2OH^﹣+2H₂O=2AlO₂^﹣+3H₂↑（或Al₂O₃+2OH^﹣=2AlO₂^﹣+H₂O）；

（2）硝酸属于强酸，可以溶解氢氧化铝沉淀，导致Al元素损失，需要解决的问题是：如何控制反应终点（或硝酸的用量），可以将加入稀硝酸改为通入过量CO₂，避免氢氧化铝沉淀溶解；

故答案为：如何控制反应终点（或硝酸的用量）；将加入稀硝酸改为通入过量CO₂；

（3）硝酸铝容易发生水解，减压蒸馏可以降低温度、反应Ⅲ中加入的稀硝酸稍过量，都可以抑制硝酸铝水解，

故答案为：抑制硝酸铝水解；

（4）温度高于200℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体，两种气体应是二氧化氮与氧气，二者体积之比为4：1，满足原子守恒与电子转移守恒，反应方程式为：4Al（NO₃）₃2Al₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑，

故答案为：4Al（NO₃）₃2Al₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑；

（5）由于水蒸气温度较高，可以升高反应体系的温度，且可以起搅拌作用，可以加快反应速率，

故答案为：高温度、搅拌，加快反应速率．

点评：  本题考查实验制备方案，侧重考查是对工艺流程的理解、分析与评价，是对学生综合能力的考查，需要学生具备知识的基础与灵活运用的能力，难度中等．