Question

18．明矾[KAl（SO₄）₂]是一复盐，在造纸等方面应用广泛．某兴趣小组采用10.0g废易拉罐（含90%的Al，还含有少量的Fe、Mg等杂志）制备明矾的实验方案如图1：

（1）试剂①应选用d（填代号）．
a．盐酸b．H₂SO₄溶液c．氧水d．NaOH溶液
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（3）溶液B中溶质的主要成分为NaHCO₃（填化学式）．
（4）从溶液C中得到明矾的实验操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶（填操作名称）、过滤、洗涤、干燥．如图2所示，蒸发操作中的一处错误是蒸发不能使用坩埚．
（5）该小组在实验完成之后，得到118.5g明矾，则明矾的回收率为75%．（已知：明矾的摩尔质量为474g•mol^-1）

Answer 1

分析 易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液（溶液A），并通过过滤除去Fe、Mg（沉淀A）等杂质，滤液中通入CO₂溶液后，后生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，通过过滤得到碳酸氢钠溶液（溶B）和氢氧化铝（沉淀B），过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K₂SO₄溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾，据此分析解答．

解答 解：（1）根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂质；
故答案为：d；
（2）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（3）根据分析可知，偏铝酸钠溶液中通入CO₂溶液后，后生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，通过过滤得到碳酸氢钠溶液（溶B）和氢氧化铝（沉淀B），溶液B为NaHCO₃溶液；
故答案为：NaHCO₃；
（4）硫酸铝溶液中添加K₂SO₄溶液后蒸发浓缩并冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到晶体明矾；蒸发不能使用坩埚；
故答案为：冷却结晶；蒸发不能使用坩埚；
（2）根据铝元素守恒，Al′～KAl（SO₄）₂•12H₂O，理论上可得到明矾的质量为：$\frac{10g×90%×474}{27}$=158g，则明矾的回收率为$\frac{118.5}{158}×100%$=75%；
故答案为：75%．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，根据制备流程明确实验原理为解答关键，注意熟练掌握常见元素及其化合物性质，明确常见化学实验基本操作方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．