Question

明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质．具体实验步骤如图所示：

根据上述图示，完成下列天空：
（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出．配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨）需要取浓氨水（每升含有250.28g氨）

 

mL，用规格为

 

mL量筒量取．
（2）氨水浸出后得到固液混合体系，过滤，滤液中除K⁺、SO₄^2-外，还有大量的NH₄⁺．检验NH₄⁺的方法是

 

．
（3）写出沉淀物中所有物质的化学式

 

．
（4）滤液I的成分是水和

 

．
（5）为测定混合肥料K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄中钾的含量，完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量

 

溶液，产生白色沉淀．
②

 

、

 

、

 

（依次填写实验操作名称）．
③冷却、称重．
（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K₂SO₄的物质的量为：

 

mol（用含m、n的代数式表示）．

Answer 1

分析：（1）根据溶液稀释过程中溶质的物质的量不变计算出需要浓氨水的体积；根据配制的溶液体积选择容量瓶规格；
（2）检验铵离子方法一般为：向溶液中加入碱溶液，然后加热，利用红色的石蕊试纸检验；
（3）根据题干信息及氨水与铝离子反应生成了氢氧化铝判断沉淀物成分；
（4）明矾石的组成和明矾相似，根据工艺流程转化关系可知，滤液I中含有K₂SO₄和反应生成（NH₄）₂SO₄；
（5）混合肥料中含有K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl₂或Ba（NO₃）₂溶液；然后进行操作：先将混合液过滤，然后洗涤沉淀，最后干燥，冷却后称重；
（6）试样为mg，则174n（K₂SO₄）+132n[（NH₄）₂SO₄]=m，沉淀的物质的量为nmol，即BaSO₄的物质的量为nmol，根据硫酸根守恒有：n（K₂SO₄）+n[（NH₄）₂SO₄]=n．据此计算．

解答：解：（1）配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨），需要使用500mL容量瓶，需要浓氨水（每升含有250.28g氨）的体积为：

39.20g×0.5L

250.28g

≈0.078L=78mL，
故答案为：78；100；
（2）可以使用氢氧化钠和红色石蕊试纸进行检验，具体检验NH₄⁺的方法为：取滤液少许，加入NaOH加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝，
故答案为：取滤液少许，加入NaOH加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝（合理即给分）；
（3）明矾石的组成和明矾相似，所以能够与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，还含有氧化铝和少量氧化铁杂质不与氨水反应也不容易水，所以沉淀物为：Al（OH）₃、Al₂O₃、Fe₂O₃，
故答案为：Al（OH）₃、Al₂O₃、Fe₂O₃； 
（4）明矾石的组成和明矾相似，根据工艺流程转化关系可知，滤液I中含有K₂SO₄和反应生成（NH₄）₂SO₄，
故答案为：K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄；
（5）混合肥料中含有K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl₂或Ba（NO₃）₂溶液；然后进行操作：先将混合液过滤，然后洗涤沉淀，最后干燥，冷却后称重，
故答案为：BaCl₂ 或Ba（NO₃）₂；过滤、洗涤、干燥．
（6）试样为mg，则174n（K₂SO₄）+132n[（NH₄）₂SO₄]=m，沉淀的物质的量为nmol，即BaSO₄的物质的量为nmol，根据硫酸根守恒有：n（K₂SO₄）+n[（NH₄）₂SO₄]=n．联立解得，n（K₂SO₄）=

(m-132n)

42

mol，
故答案为：

(m-132n)

42

．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、离子的检验与共存、物质分离提纯等基本操作、物质性质与化学用语、化学计算等，题目难度中等，本题注意常见离子检验的方法的积累．需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．