Question

【題目】NH4Al(SO4)2是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品，工業上常用鋁土礦（主要成分為Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質）生產銨明礬晶體NH4Al(SO4)212H2O，其工藝流程圖如下：

（1）廢渣a、b 的成分分別是：_________、_____________。（寫名稱）

（2）流程圖中X的化學式為：_______________。

（3）反應Ⅲ的離子方程式為：_________________________________________；從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為（填操作名稱）_________、冷卻結晶、過濾洗滌。

（4）過硫酸銨[(NH4)2S2O8]在工業生產中有廣泛的用途，可以作為氧化劑和漂白劑，廣泛地用于蓄電池工業；還用作聚合的引發劑、纖維工業的脫漿劑。在上述的工藝流程中用惰性電極電解X與反應Ⅵ所得物質的混合溶液可以得到過硫酸銨。

寫出陽極反應式：______________________________________________。

（5）反應Ⅶ的化學方程式為：________________________________________；

NH4HSO4溶液中離子濃度由大到小順序為：_____________________________。

（6）向硫酸鋁銨溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液，不可能發生的反應是______（填選項字母）

A．4NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2＝2(NH4)2SO4+3BaSO4↓+ Al2(SO4)3+2Al(OH)3↓

B．2NH4Al(SO4)2+4Ba(OH)2＝(NH4)2SO4+3BaSO4↓+Ba(AlO2)2

C．2NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2＝(NH4)2SO4+3BaSO4↓+2Al(OH)3↓

D．NH4Al(SO4)2+2Ba(OH)2＝NH3·H2O+2BaSO4↓+ Al(OH)3↓

Answer 1

【答案】二氧化硅 氫氧化鐵 H2SO4 AlO2－＋CO2＋2H2O=HCO3－＋Al(OH)3↓ 蒸發濃縮 2SO42-- 2e-=S2O82- (NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2 c(H+)>c(SO42－)>c(NH4+)>c(OH－) B

【解析】

鋁土礦的主要成分是氧化鋁，根據題中流程圖可知，在反應Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸鹽，所以為了除去雜質，先在鋁土礦中加入過量的硫酸，得廢渣a為二氧化硅，濾液中含有鋁離子和鐵離子，所以x為硫酸，再加入過量的氫氧化鈉溶液，生成偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鐵沉淀，所以廢渣b為氫氧化鐵，Y為氫氧化鈉，反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和廢液，反應Ⅳ為氫氧化鋁中加上硫酸可以值得硫酸鋁，反應Ⅵ中氨氣和硫酸反應生成硫酸銨，反應Ⅴ中硫酸銨轉化為銨明礬，電解硫酸和硫酸銨的混合溶液，在陰極上得氫氣，陽極上得到(NH4)2S2O8，反應Ⅶ為(NH4)2S2O8與水反應生成雙氧水和硫酸氫銨。

（1）由上述分析可知，廢渣a為二氧化硅；廢渣b為氫氧化鐵。

（2）根據上面分析可知流程圖中X為H2SO4 。

（3）反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為AlO2－＋CO2＋2H2O=HCO3－＋Al(OH)3↓；銨明礬晶體中有結晶水，溫度過高會使結晶水時期，所以從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌。

（4）根據電解原理陽極失去電子發生氧化反應，硫酸根離子失去電子生成S2O82-，電極反應為：2SO42-- 2e-=S2O82-。

（5）根據元素守恒和題中信息可知，反應的化學方程式為：(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2；硫酸氫按溶液中電離出的硫酸根離子和氫離子和銨根離子，其中銨根離子水解生成氫離子，所以溶液中離子濃度由大到小的順序為：c(H+)>c(SO42－)>c(NH4+)>c(OH－)。

（6）假設2摩爾硫酸鋁銨，逐滴加入氫氧化鋇溶液。A、若鋁離子完全轉化為偏鋁酸根離子，需要5摩爾氫氧化鋇，此時反應2NH4Al(SO4)2+5Ba(OH)2＝2NH3·H2O+4BaSO4↓+Ba(AlO2)2+4H2O，則硫酸鋁銨和氫氧化鋇的比例小于2時，生成產物為硫酸銨和硫酸鋇，和氫氧化鋁，可能含有硫酸鋁，不選A。B、二者比例為2時，生成產物為氨水，硫酸鋇和氫氧化鋁，選B。C、硫酸鋁銨為2摩爾，鋁離子完全沉淀需要3摩爾氫氧化鋇，反應2NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2＝(NH4)2SO4+3BaSO4↓+2Al(OH)3↓，不選C。D 、如硫酸根完全反應，則需要4沒人氫氧化鋇，反應為NH4Al(SO4)2+2Ba(OH)2＝NH3·H2O+2BaSO4↓+ Al(OH)3↓，不選D。所以選B。