Question

15．利用廢舊鋁合金（主要成分：Al、Fe、Mg）易拉罐制備鉀明礬晶體[KAl（SO₄）₂•12H₂O，式量474]．制備步驟如下：
步驟1、鋁片的準(zhǔn)備
①去除易拉罐表面的漆膜；②用剪刀剪成小鋁片，稱2克備用
步驟2、鉀明礬的制備
方案一：

方案二：

相關(guān)信息如下：
①鉀明礬為正八面體晶型，有玻璃光澤，密度1.757g/cm³，熔點(diǎn)92.5℃．64.5℃時(shí)失去9分子結(jié)晶水，200℃時(shí)失去12分子結(jié)晶水，溶于水，難溶于乙醇．
②相關(guān)物質(zhì)的溶解度：

溫度（℃） 物質(zhì)	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
K2SO4	7.4	9.2	11.1	12.97	14.8	16.6	18.17	19.8	21.4	22.4	24.1
Al2（SO4）3•18H2O	31.2	33.5	36.4	40.4	45.7	52.2	59.2	66.2	73.1	86.8	89.0
KAl（SO4）2•12H2O	3.0	4.0	5.9	8.4	11.7	17.0	24.8	40.0	71.0	109.0	154.0

請回答下列問題：
（1）下列方法不能去除易拉罐表面漆膜（主要成分為烴類化合物）的方法是B．
A．灼燒B．飽和碳酸鈉溶液浸泡C．砂紙打磨D．有機(jī)溶劑浸泡
（2）方案一中的硫酸濃度不宜過稀也不宜過濃，原因是硫酸濃度過稀反應(yīng)速率過慢，濃度過高會(huì)使鋁片鈍化；蒸發(fā)濃縮后的操作步驟是冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；干燥時(shí)應(yīng)控制溫度64.5℃以下．
（3）實(shí)際實(shí)驗(yàn)中往往采用方案二，寫出其可能的兩條理由①方案一制備晶體中含有較多鐵鎂硫酸鹽等雜質(zhì)；②方案一反應(yīng)速率較慢；方案二制備鉀明礬晶體時(shí)為什么不再加入K₂SO₄飽和溶液？2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O（用方程式表示）
（4）最后得到鉀明礬晶體質(zhì)量為 31.5g，產(chǎn)率為89.7%．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）烴類化合物易燃燒、易溶于有機(jī)溶劑、易被砂紙打磨掉；
（2）氫離子濃度大，反應(yīng)速率快，但濃硫酸使Al鈍化；從溶液中提取溶質(zhì)晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；溫度在64.5℃時(shí)鉀明礬晶體會(huì)失去9分子結(jié)晶水；
（3）方案一加硫酸溶解時(shí)，Mg、Fe均轉(zhuǎn)化為易溶性的硫酸鹽，方案一中反應(yīng)速率較慢；K[Al（OH）₄]和H₂SO₄反應(yīng)會(huì)生成K₂SO₄；
（4）根據(jù)鋁原子守恒計(jì)算出理論上2克鋁完全轉(zhuǎn)化得到KAl（SO₄）₂•12H₂O的理論質(zhì)量，再用鉀明礬晶體實(shí)際質(zhì)量除以理論值即得到產(chǎn)率．

解答 解：（1）易拉罐表面漆膜（主要成分為烴類化合物），烴類化合物易燃燒、易溶于有機(jī)溶劑、易被砂紙打磨掉，所以為了去除易拉罐表面漆膜可以采用灼燒、砂紙打磨、有機(jī)溶荊浸泡等方法，烴類化合物難溶于飽和碳酸鈉溶液浸泡；
故答案為：B；
（2）濃度越大反應(yīng)速率越大，則硫酸濃度不能過稀，過稀反應(yīng)速率過慢，但是濃硫酸能使鋁鈍化，所以濃度也不能過高；從溶液中提取溶質(zhì)晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；溫度在64.5℃時(shí)鉀明礬晶體會(huì)失去9分子結(jié)晶水，所以干燥晶體是時(shí)應(yīng)控制溫度64.5℃以下；
故答案為：硫酸濃度過稀反應(yīng)速率過慢，濃度過高會(huì)使鋁片鈍化；冷卻結(jié)晶、過濾；64.5℃以下；
（3）方案一加硫酸溶解時(shí)，Mg、Fe均轉(zhuǎn)化為易溶性的硫酸鹽，制備得到的所以鉀明礬晶體中含有較多的雜質(zhì)；鋁與稀硫酸的反應(yīng)速率較慢，所以方案一中反應(yīng)速率較慢；
K[Al（OH）₄]和H₂SO₄反應(yīng)會(huì)生成K₂SO₄，不需要再加入K₂SO₄飽和溶液，其反應(yīng)的離子方程為：2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
故答案為：①方案一制備晶體中含有較多鐵鎂硫酸鹽等雜質(zhì)；②方案一反應(yīng)速率較慢；2K[Al（OH）₄]+4H₂SO₄=K₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+8H₂O；
（4）設(shè)2克鋁完全反應(yīng)生成的鉀明礬晶體質(zhì)量為x，則：
Al～～～～KAl（SO₄）₂•12H₂O
27             474
2g              x
則x=$\frac{2g×474}{27}$=35.1g，
所以鉀明礬產(chǎn)率為$\frac{31.5g}{35.1g}$×100%=89.7%；
故答案為：89.7%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，涉及實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)、實(shí)驗(yàn)條件的選擇、離子方程式的書寫、產(chǎn)率計(jì)算等，題目難度中等，題目考查的知識點(diǎn)較多，側(cè)重于基礎(chǔ)知識應(yīng)用的考查和實(shí)驗(yàn)探究能力的考查．