【題目】KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過(guò)程如圖所示;卮鹣铝袉(wèn)題:

(1)操作1中用到的玻璃儀器有________________。

(2)為盡量少引入雜質(zhì),從易拉罐溶解至生成Al(OH)3,過(guò)程中,主要發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為______________,__________________________;試劑②是_______________________________

(3)已知:常溫下KW=1.0×1014 ,Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于20。則Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]+H+平衡常數(shù)K=_________________。

(4)天然水在凈化處理過(guò)程中加入明礬作混凝劑,水的凈化和軟化的區(qū)別是______________。

(5)普通紙張的主要成分是纖維素,在早期的紙張生產(chǎn)中,常采用紙表面涂敷明礬的工藝,以填補(bǔ)其表面的微孔,防止墨跡擴(kuò)散。人們發(fā)現(xiàn)紙張會(huì)發(fā)生酸性腐蝕而變脆、破損,嚴(yán)重威脅紙質(zhì)文物的保存。經(jīng)分析檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)酸性腐蝕主要與造紙中涂覆明礬的工藝有關(guān),請(qǐng)說(shuō)明理由:_____________________;為保護(hù)這些紙質(zhì)文物,有人建議采取噴灑Zn(C2H5)2的方法,其可以與水反應(yīng)生成氧化鋅和乙烷。用反應(yīng)方程式表示該方法生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理________________________________。

【答案】漏斗、燒杯、玻璃棒 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3 K2SO4 2.0×10-13 水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來(lái),而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 明礬水解產(chǎn)生酸性環(huán)境,在酸性條件下纖維素水解,使高分子鏈斷裂 Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6↑、ZnO+2H+=Zn2++H2O

【解析】

易拉罐的主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì),可選擇濃NaOH溶解,得到偏鋁酸鈉溶液,并通過(guò)過(guò)濾除去FeMg等雜質(zhì),濾液中加入NH4HCO3溶液后,促進(jìn)AlO2水解生成Al(OH)3沉淀,過(guò)濾后將沉淀溶解在稀硫酸中,得到硫酸鋁溶液,添加K2SO4溶液后蒸發(fā)濃縮并冷卻結(jié)晶得到晶體明礬。

1)操作1是過(guò)濾,用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒;

2)為盡量少引入雜質(zhì),從易拉罐溶解至生成Al(OH)3,過(guò)程中,主要發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3;要生成明礬溶液中缺少鉀離子、硫酸根離子,試劑②是 K2SO4;

3)①AlOH3AlO2+H+H2O,②H2OH+OH,常溫下KW=1.0×1014 ,③AlOH3+OHAlO2+2H2O,Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于20,K=20;①=+③,則Al(OH)3AlO2+H+H2OAl(OH)3+H2O[Al(OH)4]+H+平衡常數(shù)=KW×K=1.0×1014×20=2.0×10-13;

4)天然水在凈化處理過(guò)程中加入明礬作混凝劑,水的凈化和軟化的區(qū)別是水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來(lái),而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子;

5)酸性腐蝕主要與造紙中涂覆明礬的工藝有關(guān),理由:明礬水解產(chǎn)生酸性環(huán)境,在酸性條件下纖維素水解,使高分子鏈斷裂;為保護(hù)這些紙質(zhì)文物,噴灑Zn(C2H5)2可以與水反應(yīng)生成氧化鋅和乙烷,生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理:Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6、ZnO+2H+=Zn2++H2O。

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A. 用物質(zhì)A表示的反應(yīng)平均速率為0.6 mol·L-1·s-1

B. 用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.3 mol·L-1·s-1

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1)一定存在的物質(zhì)是_______;一定不存在的物質(zhì)是________;可能存在的物質(zhì)是_____________

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