Question

明矾石中除含有明矾[KAl（SO₄）₂?12H₂O]外，还含有Al₂O₃、Fe₂O₃杂质．某化学小组模拟化工流程用明矾石制取钾氮混合肥和氢氧化铝，其步骤如下：

回答下列问题：
（1）操作①～④中都需要用到的玻璃仪器是

 

（填字母）．
a．酒精灯     b．漏斗     c．容量瓶
（2）由固体C得到溶液D时发生反应的离子方程式是

 

．
（3）下列说法正确的是

 

（填字母）．
a．向钾氮复合肥中加入足量的NaOH浓溶液，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
b．工业上用电解氢氧化铝的方法制备金属铝
c．溶液D中一定含有的离子是Na⁺、AlO₂^-
（4）明矾石中铝元素的质量分数是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：明矾石含有Al₂O₃和Fe₂O₃等杂质，加足量的稀氨水，明矾石中的铝离子与氨水反应，过滤后沉淀C中含Al₂O₃、Fe₂O₃、Al（OH）₃，溶液A中含钾离子、硫酸根离子，操作②为蒸发结晶、过滤得到硫酸钾、硫酸铵晶体，Al₂O₃、Fe₂O₃、Al（OH）₃中加入氢氧化钠，Fe₂O₃与氢氧化钠不反应，Al₂O₃、氢氧化铝与氢氧化钠反应Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，滤液为NaAlO₂溶液，通入足量的二氧化碳，NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；③④为过滤操作，溶液E中含有NaHCO₃，以此解答该题．

解答： 解：明矾石含有Al₂O₃和Fe₂O₃等杂质，加足量的稀氨水，明矾石中的铝离子与氨水反应，过滤后沉淀C中含Al₂O₃、Fe₂O₃、Al（OH）₃，溶液A中含钾离子、硫酸根离子，操作②为蒸发结晶得到硫酸钾、硫酸铵晶体，Al₂O₃、Fe₂O₃、Al（OH）₃中加入氢氧化钠，Fe₂O₃与氢氧化钠不反应，Al₂O₃、氢氧化铝与氢氧化钠反应Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，滤液为NaAlO₂溶液，通入足量的二氧化碳，NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；③④为过滤操作，溶液E中含有NaHCO₃，
（1）操作①～④都为过滤，需要漏斗，故答案为：b；
（2）固体C含有Al₂O₃、Al（OH）₃，都为两性化合物，可与氢氧化钠反应，反应的离子方程式分别为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O、Al₂O₃+2OH^-═2 AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O、Al₂O₃+2OH^-═2 AlO₂^-+H₂O；
（3）a．向钾氮复合肥中含有铵根离子，加入足量的NaOH浓溶液，加热，可生成氨气，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故正确；
b．工业上用电解氧化铝的方法制备金属铝，故错误；
c．试剂a为强碱，可能为氢氧化钠，也可能为KOH等则溶液D中不一定一定含有Na⁺，故错误．
故答案为：a；
（4）明矾石中的Al元素全部转化为Al（OH）₃，则m（Al）=

11.7g

78g/mol

×27g/mol=4.05g，
ω（Al）=

4.05g

15g

×100%=27%，
故答案为：27%．

点评：本题考查较综合，涉及物质制备实验方案的设计及分离、提纯，为高频考点，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，把握实验流程中发生的反应及分离方法为解答的关键，题目难度中等．