Question

11．如圖是明礬〔KAl（SO₄）₂•12H₂O〕制取硫酸鋁和硫酸鉀的操作步驟流程圖，回答有關(guān)問題．

（1）試劑（a）是氨水，（b）是稀硫酸，（c）是K₂SO₄和過量的KOH；
（2）分離方法①是過濾，③是蒸發(fā)結(jié)晶；進(jìn)行上述操作要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗、酒精燈．
（3）按上述操作，不考慮損耗，在理論上158g明礬（摩爾質(zhì)量474g/mol）最多可以制得硫酸鋁晶體〔Al₂（SO₄）₃•18H₂O〕（摩爾質(zhì)量666g/mol）111g，至少可以制備K₂SO₄（摩爾質(zhì)量174g/mol）116g．

Answer 1

分析 明礬是[KAl（SO₄）₂•12H₂O，將明礬溶于水得到明礬溶液，向明礬溶液中加入過量氨水得到Al（OH）₃，Al（OH）₃溶于稀硫酸得到A為Al₂（SO₄）₃溶液，將Al₂（SO₄）₃溶液蒸干得到Al₂（SO₄）₃晶體，所以進(jìn)行操作①時(shí)，加入的試劑a是氨水；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作①是過濾，試劑b為稀硫酸，操作③為蒸發(fā)結(jié)晶，B中溶質(zhì)成分是K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，向溶液中加入KOH溶液并加熱得到K₂SO₄、NH₃，所以試劑c為KOH溶液，要使氨氣從溶液中充分揮發(fā)，則操作②為加熱，氨氣溶于水得氨水，C中成分是K₂SO₄和過量的KOH，C中加入稀硫酸得K₂SO₄溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到K₂SO₄晶體，符合題中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，據(jù)此分析解答；
（1）結(jié)合分析可知（a）是氨水，（b）是稀硫酸，（c）是K₂SO₄和過量的KOH；
（2）分離方法①在明礬溶液里滴加氨水后得到氫氧化鋁沉淀，分離方式是過濾，③是從溶液里得到晶體是蒸發(fā)結(jié)晶，過濾和加熱結(jié)晶需要的儀器有有漏斗、燒杯、玻璃棒、酒精燈等；
（3）理論計(jì)算可結(jié)合原子守恒來計(jì)算產(chǎn)量，可根據(jù)鋁原子守恒計(jì)算硫酸鋁晶體質(zhì)量，可根據(jù)SO₄^2-的守恒計(jì)算得到的硫酸鉀質(zhì)量，特別注意不能根據(jù)明礬中的鉀離子計(jì)算硫酸鉀的質(zhì)量，原因是后續(xù)滴加了KOH溶液也生成了硫酸鉀，這是容易忽視的地方．

解答 解：明礬是[KAl（SO₄）₂•12H₂O，將明礬溶于水得到明礬溶液，向明礬溶液中加入過量氨水得到Al（OH）₃，Al（OH）₃溶于稀硫酸得到A為Al₂（SO₄）₃溶液，將Al₂（SO₄）₃溶液蒸干得到Al₂（SO₄）₃晶體，所以進(jìn)行操作①時(shí)，加入的試劑a是氨水；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作①是過濾，試劑b為稀硫酸，操作③為蒸發(fā)結(jié)晶，B中溶質(zhì)成分是K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，向溶液中加入KOH溶液并加熱得到K₂SO₄、NH₃，所以試劑c為KOH溶液，要使氨氣從溶液中充分揮發(fā)，則操作②為加熱，氨氣溶于水得氨水，C中成分是K₂SO₄和過量的KOH，C中加入稀硫酸得K₂SO₄溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到K₂SO₄晶體，符合題中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系
（1）試劑a是 氨水，b是 稀硫酸，c是KOH溶液，故答案為：氨水；稀硫酸；KOH溶液；
（2）根據(jù)分析知，分離方法①是過濾，分離方法③是蒸發(fā)結(jié)晶，過濾和加熱結(jié)晶需要的儀器有有漏斗、燒杯、玻璃棒、酒精燈等，
故答案為：過濾；蒸發(fā)結(jié)晶；燒杯、玻璃棒、漏斗、酒精燈；
（3）明礬的物質(zhì)的量為$\frac{158g}{474g/mol}$=$\frac{1}{3}$mol，則Al³⁺的物質(zhì)的量為$\frac{1}{3}$mol，SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2}{3}$mol，結(jié)合原子守恒，生成的硫酸鋁晶體的物質(zhì)的量為$\frac{1}{3}$mol÷2=$\frac{1}{6}$mol，硫酸鉀的物質(zhì)的量為$\frac{2}{3}$mol，則硫酸鋁晶體的質(zhì)量為$\frac{1}{6}$mol×666g/mol=111g，硫酸鉀的質(zhì)量為$\frac{2}{3}$mol×174g/mol=116g，故答案為：111；116．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、物質(zhì)的判斷、實(shí)驗(yàn)操作、離子方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．